形状记忆效应

摘要： 形状记忆合金(Shape memory alloys,SMA)具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐疲劳、耐腐蚀以及电阻传感等特性,在航空航天、机械电子、生物医疗等领域得到广泛应用。已开发的SMA产品中,NiTi SMA超细丝因具有更为灵敏的电阻特性和灵活的应用环境,在结构健康监测及微型机电系统中有广阔的应用前景。为了获得性能稳定的NiTi SMA超细丝,对直径25μm的常温马氏体SMA超细丝进行了循环加载试验,分析了训练方法、循环加卸载次数以及材料静置时间对NiTi超细丝的单圈滞回耗能能力、残余应变、割线刚度和等效阻尼比等力学参数的影响规律,同时对马氏体SMA的训练方法进行研究。试验结果表明,随着训练应变幅值和循环加、卸载次数的增加,马氏体状态SMA超细丝的去孪晶过程逐渐缩短,力学性能稳定性增强,且受静置时间影响的材料力学性能具有可恢复性,可为形状记忆合金超细丝在工程中应用提供试验基础。

摘要： 梳理了国内外关于铁基形状记忆合金的最新研究进展,介绍了铁基形状记忆合金的形状记忆效应、回复应力、耐腐蚀性和可焊性等基本特性,对利用其开展预应力加固的效果、关键工艺工法和长期性能等进行了总结.研究表明,新型铁基形状记忆合金可在160°C下产生约440 MPa的回复应力,并具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能.铁基形状记忆合金产生的回复应力能够以主动预应力的形式施加到结构中,达到提高承载力、延性以及抗疲劳能力的效果.作为一种新的预应力材料,铁基形状记忆合金已以嵌入、体外加固形式应用于多项工程实际中.铁基形状记忆合金自预应力技术在未来工程结构全链条智慧运维中具有广阔的应用前景.

摘要： 传统的点阵结构一旦制备完成,其力学性能通常在使用寿命内保持不变.设计和制造具有环境适应特性的智能点阵结构,可编程地感知和响应外界变化(例如光强、压强、溶液、温度、电磁场、电化学激励),并在时间和空间上进行形状重构、模式转换和性能调控,仍然是人造材料研究领域重要的科学挑战.该文采用具有不同玻璃化转变温度和温度依赖性的多种聚合物材料,通过合理设计材料空间分布,提出了一类具有热可编程力学响应能力的多材料点阵结构.结合理论分析和有限元模拟,研究了组分材料相对刚度对多材料点阵结构的Poisson比、变形模式以及结构稳定性的影响.通过温度变化实现了对多材料点阵结构弹性常数、压溃响应和结构稳定性的调控,使多材料点阵结构表现出极大的热变形、超弹性和形状记忆效应.为设计和制造自适应保护装备、生物医学设备、航空航天领域的变形结构、柔性电子设备、自组装结构和可变形软体机器人等开辟了新途径.

摘要： 利用盐酸和氟化锂刻蚀钛碳化铝(MAX)、四甲基氢氧化胺插层的方法制备了二维过渡金属碳化物Ti_(3)C_(2)(MXene),并制备了MXene/环氧复合材料。研究了刻蚀温度对MXene刻蚀、分层效果及性能的影响,以及MXene对环氧树脂涂层的形状记忆效应和自修复性能的影响。结果表明:刻蚀温度为50°C时制备的MXene呈二维薄片层结构,具有最优的近红外吸收性能和光热转换性能。随着MXene含量的增加,复合材料的形状记忆效应和自修复率增加,当MXene含量为7%时,近红外光照射下的自修复率可达98%。电化学阻抗谱测试结果表明,MXene的添加可提高环氧树脂涂层的自修复性能和防腐性能,低频阻抗模值比纯环氧树脂涂层高1~2个数量级。

摘要： 分别采用化学氧化法、快速混合法、界面聚合法制备聚苯胺(PANI)。利用扫描电子显微镜、傅里叶转换红外光谱测试和紫外-可见分光光度法系统地表征聚苯胺的微观形貌以及化学结构,利用波长为808 nm的近红外光照(NIR)实验表征了聚苯胺的光热转换性能,探究微观形貌与光热转换之间的关系,同时进行形状记忆效应测试,探究聚苯胺含量对环氧树脂(EP)体系的影响。结果表明,三种方法制备的聚苯胺都具有光热转换效果,其中,界面聚合法制备的聚苯胺微观形貌最佳,呈均一纤维状,且光热转换效率最高,聚苯胺在EP体系中比例为5 phr时形状记忆回复时间最短。

摘要： 以超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)粉末为原料,通过凝胶纺丝-超倍拉伸制备2种UHMWPE纤维(1^(#)、2^(#)试样),对纤维的力学性能、熔点和结晶度、表观形貌、单程形状记忆效应和双程形状记忆效应进行了表征。结果表明:1^(#)、2^(#)试样的第三级热拉伸温度分别为138,120°C(其他工艺条件相同),2^(#)试样的综合性能优于1^(#)试样,2^(#)试样的的直径为42μm,熔点为143.0°C,结晶度为70.1%,断裂强度为7.81 cN/dtex,模量为65.32 cN/dtex;UHMWPE纤维具有优异的单程形状记忆效应和良好的双程形状记忆效应,1^(#)试样单程形状记忆效应的形状固定率(R_(f))和形状回复率(R_(r))分别为99.2%和83.1%、双程形状记忆效应的平均可逆应变为20.84%,2^(#)试样单程形状记忆效应的R_(f)和R_(r)分别为99.0%和99.3%、双程形状记忆效应的平均可逆应变为39.77%;超倍拉伸过程中第三级拉伸温度选择120°C较138°C更合适。

摘要： Fe-Mn-Si-Cr形状记忆合金具有良好的成形性能和形状记忆效应,且其成本较低。为了研究热处理工艺对铁基形状记忆合金力学性能和形状记忆效应的影响,制作了Fe-30Mn-6Si-5Cr形状记忆合金试样,并对其进行了600~1000°C保温60 min水冷的固溶退火和热机械训练,随后检测了合金的形状恢复率、显微组织和显微硬度。结果表明:在700°C固溶退火的合金的形状恢复率最高,达91.09%;热机械训练显著改善了合金的形状记忆效应;600°C、700°C固溶退火的合金沉淀物较多,而1000°C固溶退火的合金沉淀物明显减少;合金的硬度随固溶退火温度的升高而下降,600°C固溶退火的合金的硬度最高,为303.9 HV 0.3。合适的固溶退火、预应变与热机械训练的结合能有效优化Fe-30Mn-6Si-5Cr合金的形状记忆效应。

摘要： 为了开发性能稳定的窄热滞Ti-Ni基形状记忆合金,设计制作了Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr(原子分数)形状记忆合金丝,用示差扫描热分析仪和微机控制电子万能试验机研究了退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的马氏体相变和形状记忆行为,探讨了形变温度对该合金形状记忆行为的影响。结果表明,350~700°C/0.5 h退火态和300~600°C/1~50 h时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金冷却/加热时皆发生A→M/M→A(A-母相B2,CsCl型结构;M-马氏体B19′,单斜结构)一步马氏体可逆相变,马氏体相变温度比较稳定,在14~21°C之间变化;相变热滞较窄,在17~21°C之间变化。室温下,退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金皆呈形状记忆效应,且形状记忆行为稳定。随变形温度升高,Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的应力应变平台应力增加,残余应变减少,合金特性由形状记忆效应转变为超弹性,转变温度在50~60°C之间。

摘要： 采用选区激光熔化成形工艺制备了NiTi形状记忆合金,研究了不同工艺参数组合下激光能量密度对NiTi合金相变、显微组织、拉伸性能和形状记忆性能的影响。结果表明:激光能量密度在45~85 J·mm^(−3)时,试样相对密度均在99.5%以上。随激光能量密度增大,试样中NiTi(B2)相含量有所减少,相变温度逐渐提高。在打印试样中均存在纳米Ti2Ni相,随激光能量密度增大,析出相从均匀点状分布变为半网状分布。激光能量密度为47.62 J·mm^(−3)的试样具有最优综合性能,样品的抗拉强度为(783±3)MPa,断后伸长率为(13.9±0.2)%,室温循环拉伸20次经热回复后回复率可达100%,可回复应变为2.75%。

摘要： 采用选区激光熔化技术制备了具有不同几何参数的Ni_(50.6)Ti_(49.4)负刚度结构,分析了成形质量及相变行为,研究了几何参数及循环次数对其准静态压缩变形模式、比能量吸收及形状恢复的影响。结果表明:屈曲面几何参数对负刚度结构的变形模式、比能量吸收及形状恢复率有重要影响;非对称屈曲对负刚度结构的比能量吸收及形状恢复十分不利,通过设计合理的几何参数可以限制非对称屈曲;选区激光熔化制备的NiTi均匀负刚度结构在循环压缩后(50%应变)加热可恢复至初始高度的95%以上,且首次压缩过程中的比能量吸收可达328.3 J/kg;将不同几何参数的负刚度单元进行组合可以对整体结构的承载能力和能量吸收进行编程,实现梯度变形及吸能;此外循环次数会降低NiTi负刚度结构的承载能力和能量吸收,但对其形状恢复率几乎无影响。

摘要： 具有形状记忆效应的生物降解聚左旋乳酸(PLLA）已被广泛应用于组织工程.但PLLA存在着玻璃化转变温度(Tg,即形状记忆转变温度Ttran)高于人体安全温度等缺点,因此,有必要对其进行改性处理以提高应用功效.本研究的主要目的是发展一种经聚3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸(PHBV)改性的PLLA基复合超细纤维，探究PLLA-PHBV复合纤维的形状记忆效应和成骨特性。

摘要： 为了研究铀铌合金的形状记忆效应以及相变和变形过程中和相之间的晶面体学变化,对时效态铀铌合金试样进行了拉伸加载—卸载测试和原位X射线衍射(XRD)研究.时效后铀铌合金包含了相和相两种相结构.实验结果表明,拉伸加载超过弹性变形后,合金首先以相变的形式开始塑性变形,此时的塑性变形由相变过程的相(111)晶面和相(-111)晶面之间的转变控制.相变完成后,变形进入孪生变形阶段,此时相(021)晶面的孪生重取向起到重要作用.实验结果进一步证实了200°C时效的相变的强化机制,以及拉伸过程中应力诱导相变的逆转变现象.反复加载-卸载实验结果显示,塑性变形初期,和之间能够实现完全的转变和逆转变,同时形变也几乎能够完全恢复;随着变形量的增加,合金的形状恢复能力逐渐变差.但在相变和孪生控制的变形阶段,合金都拥有良好的形状记忆效应(SME).

摘要： 为了明确凝固模式对铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响,研究了四种凝固模式(F、FA、AF和A模式)的铸态合金的微观组织和形状记忆效应.结果表明,由于奥氏体主要由δ→γ相变形成,FA和F模式的铸态合金的堆垛层错明显多于AF模式和A模式的铸态合金;FA和F模式的铸态合金中大量存在的堆垛层错有利于降低应力诱发ε马氏体临界应力,从而提高其抵抗塑性变形的能力,所以F和FA模式的铸态合金的形状记忆效应显著优于AF和A模式的铸态合金.

摘要： 为了优化铸造Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金的铸造工艺,制备了凝固速度相差约11倍的两种铸造Fe-18.54Mn-5.70Si-8.91Cr-4.45Ni合金,研究了凝固速度对其形状记忆效应的影响.结果表明,凝固速度较快合金的奥氏体晶粒小于凝固速度较慢的合金;奥氏体晶粒较小的合金的形状记忆效应显著低于奥氏体晶粒较大的合金.细化奥氏体晶粒恶化铸造合金形状记忆效应的原因是晶界对应力诱发ε马氏体相变的抑制,导致变形时奥氏体晶粒较小的合金的应力诱发ε马氏体显著少于奥氏体晶粒较大的合金.

摘要： 本文研究了环氧树脂(EP)与固化剂的比例对环氧树脂形状记忆效应的影响.同时利用静电纺丝技术,将缓蚀剂二巯基苯并噻唑(MBT)与聚合物聚己内酯(PCL)共混溶液静电纺丝到Q345钢表面,得到纳米纤维膜.然后在纳米纤维膜表面旋涂具有形状记忆效应的环氧树脂涂料,制得具有形状记忆效应的自修复涂层.通过表面划伤的方法,利用电化学阻抗谱技术研究其自修复性能.研究结果表明,在温度为25°C,湿度20％,纺丝电压15kv,接收距离18cm,溶剂比氯仿∶丙酮=2∶3时,12wt.％PCL+0.01g/ml MBT静电纺丝得到的纳米纤维表面光滑,粗细均匀;电化学测试结果表明,EP/PCL/MBT的防腐性能好于EP/PCL、纯EP,且具有较好的自修复性能.

摘要： 响应性光子晶体是一种可以控制和改变光传播的光学材料,这类材料因其在防伪、生物化学传感器、光子墨水以及光电显示等领域的应用潜力受到了广泛的研究.液晶材料由于具有独特的光学性能以及外场敏感性,在应用和基础研究领域一直是人们研究的热点.其中,液晶中的胆甾相液晶和蓝相液晶作为一维和三维的光子材料而受到人们的广泛关注.另外，基于液晶分子(特别是向列相液晶)排列对温度、电场、光及磁场等外界刺激所具有的敏感性，将液晶分子与其它光子晶体复合可制备液晶/光子晶体复合材料，便可以利用外场刺激来调控复合光子材料的光学性能。之前的研究报道多集中在利用小分子液晶对光子晶体的光子带隙进行调控。 最近，开展了一系列基于液晶弹性/液晶网络聚合物的复合光子薄膜的组装及调控的研究。1)将三维二氧化硅蛋白石光子晶体与液晶弹性体相结合，制备出了外观形状和光子带隙均可以通过改变温度进行可逆调控的二氧化硅蛋白石光子晶体/液晶弹性体复合光子材料;2)采用分步紫外光照聚合法，同时外加电场对光子晶体晶面间距的调控作用，制备出了具有双结构色图案化的液晶弹性体反蛋白石光子晶体薄膜，并且通过改变温度可以对薄膜的结构色进行可逆的调控。3)以二氧化硅蛋白石为模板制备了具有热调控形状记忆效应的液晶网络聚合物复合光子薄膜。在报告中将对上述复合光子体系的制备、调控及响应机理进行详细的阐释。

摘要： 形状记忆聚合物是一种智能材料,能够通过外部的刺激,比如温度改变,使得其能够从变形状态(临时形状)恢复到初始状态(永久形状).本文利用三维本构模型的有限元方法模拟了形状记忆聚合物的多孔平板的热机械行为和形状记忆效应.讨论了加载位移的大小对形状恢复的影响.形状记忆聚合物多孔平板的形状记忆过程包括高温加载、温度降低、低温卸载和随着温度的升高初始形状逐步恢复.计算结果展示了复杂形状记忆聚合物结构的热机械变形行为.

摘要： 该文综述了镍钛合金的生物特性,形状记忆效应(SME)的发生过程.由于其优良的生物性能,各种类型的产品被广泛应用于口腔科、骨科、五官科,以及微创介入手术中.rn 物体在某一温度下受外力变形,去除外力后仍保持变形的形状,但在较高温度能自动恢复变形前的原有形状,这就是形状记忆效应.NiTi合金的形状记忆效应和热弹性马氏体相变相关.过程表现为:仅当冷却到马氏体相与母相化学自由能平衡温度To以下适当的温度Ms(马氏体转变开始温度)时,在相交驱动力的作用下,相变才能开始.当在马氏体状态时(低温状态),NiTi合金较易变形,温度达到马氏体开始消失温度(As)之上时,NiTi合金开始恢复初始形状,当温度达马氏体完全消失温度(Af)后,NiTi合金完全恢复到原状,一些形状记忆合金经过一定训练后还能够得到双程形状记忆效应.

摘要： 为了研究α"相U-5.8wt％Nb合金的晶格响应和变形特性,本文对力学拉伸加载下的合金变形行为进行了原位的X射线衍射(XRD)研究,获得了合金从弹性变形直至断裂的过程中晶格对外加应力的响应特征.实验中,每增加一定变形量对试样进行原位的XRD分析,用单峰拟合法和Rietveld全谱精修方法处理数据,分析了合金变形过程中的晶格演化行为.结果显示,拉伸过程中,试样的晶胞参数、衍射峰强度和晶面间距都随外加应变有规律地变化.晶格响应分析结果表明,合金晶胞各方向弹性极限的显著差异是第一屈服平台形成的内在原因,该屈服平台的变形过程包括了孪生变形和弹性变形两种机制.利用研究结果能够很好地解释合金的形状记忆效应。

摘要： 高温形状记忆合金(HTSMA)的操作温度一般高于100°C，它集感知与驱动为一体，具有广阔的应用前景。本文简要介绍了高温形状记忆合金马氏体转变温度的几个影响因素以及材料在实用过程中对性能的要求，并综述了Ti-Ni-Pd/Pt、NI-Ti-Hf/Zr、Ti-Pd/Pt/Au、Ni-Mn-Ga等几种主要高温形状记忆合金的研究进展。

摘要： 本发明属于形状记忆合金和增材制造技术领域，公开了一种具有双程记忆效应NiTiHf高温形状记忆合金及其4D打印方法与应用。该4D打印方法包括合金制粉、模型构建与基板预热和4D打印成形。本发明专利基于降低热梯度的设计理念和清洁生产的环保理念，采用基板预热结合低激光功率低扫描速度的激光粉末床熔化技术或低预热温度的电子束粉末床熔化技术，改善成形合金与NiTi基板的晶格相容性，减少成型试样的残余应力，制备出无裂纹、无明显孔洞，致密度≥99％，相变温度高，拉伸力学性能优异并具有双程记忆效应的NiTiHf高温形状记忆合金，拓宽了NiTiHf高温形状记忆合金在高温领域的应用。

摘要： 一种基于形状记忆合金双程记忆效应的微泵。该微泵包括：基座，该基座具有上侧开口的空腔、第一流体通道和第二流体通道，该第一流体通道上设有第一单向阀，该第二流体通道上设有第二单向阀；活塞，可移动的设于该空腔内；记忆合金件，上侧设有加热件且下侧与该活塞相连。该加热件对该记忆合金件进行加热或停止加热，以使该记忆合金件的温度在形变温度点以上或以下变化，进而使得该记忆合金件的形态在该第一形态和该第二形态之间转换，从而带动该活塞反复地上下移动。该微泵的结构简单，该基座、该活塞和该记忆合金件均可以是薄片状，从而有利于该微泵的微型化。另外，其仅依靠该加热件即可实现该活塞的上下移动，从而具有能耗低的优点。

摘要： 本发明涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及一种提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法。本发明提供的提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法，包括以下步骤：将Fe‑Mn‑Si系合金原料进行中频感应熔炼和浇注，得到铸锭；将所述铸锭进行退火处理，得到均匀化合金坯；将所述均匀化合金坯依次进行固溶处理和淬火处理，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金；对所述多元铁基形状记忆合金进行训练，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金。采用本发明提供的方法能够显著提高多元铁基形状记忆合金的双程形状记忆效应。

摘要： 一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法，本发明涉及高温形状记忆合金及其制备方法。本发明要解决现有的高温记忆合金加工性能不足、成本昂贵的问题。高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti

摘要： 本发明涉及一种具有三重形状记忆效应的聚合物网络及其形状设计方法。还涉及一种用于制备由聚合的形状记忆材料构成的层系统的方法。本发明的第一方面是，提供一种具有三重形状记忆效应的聚合物网络。该聚合物网络包含：A)由星形聚合物构成的第一晶相转换链段；以及B)由线性聚合物或星形聚合物构成的第二晶相转换链段。

摘要： 本发明涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及一种提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法。本发明提供的提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法，包括以下步骤：将Fe‑Mn‑Si系合金原料进行中频感应熔炼和浇注，得到铸锭；将所述铸锭进行退火处理，得到均匀化合金坯；将所述均匀化合金坯依次进行固溶处理和淬火处理，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金；对所述多元铁基形状记忆合金进行训练，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金。采用本发明提供的方法能够显著提高多元铁基形状记忆合金的双程形状记忆效应。

摘要： 一种具有高塑性和良好形状记忆效应的高温形状记忆合金及其制备方法，本发明涉及高温形状记忆合金及其制备方法。本发明要解决现有的高温记忆合金加工性能不足、成本昂贵的问题。高温形状记忆合金的名义化学成分为Ti

摘要： 具有多步形状记忆效应的可生物降解聚合物复合材料及制备方法、制件制备和形状恢复方法，本发明涉及形状记忆聚合物复合材料及其制备方法、具有多步形状记忆效应的制件的制备和形状恢复方法。本发明是要解决现有的具有多步形状记忆功能的可降解形状记忆聚合物化学结构复杂及合成工艺复杂的技术问题，本发明的材料由基本可生物降解聚合物、附加可生物降解聚合物和增强纳米粒子组成；该材料由模压或溶液浇注法制备；将具有多步形状记忆效应的可生物降解聚合物复合材料加热至其中各聚合物材料的玻璃化转变温度以上进行变形，再冷却得到制件；制件形状恢复：将制件加热至各个玻璃化转变温度以上，则制件的形状得到恢复。本发明的材料可用于生物医学领域。

摘要： 本发明涉及一种具有三重形状记忆效应的聚合物网络及其形状设计方法。还涉及一种用于制备由聚合的形状记忆材料构成的层系统的方法。本发明的第一方面是，提供一种具有三重形状记忆效应的聚合物网络。该聚合物网络包含：A)由星形聚合物构成的第一晶相转换链段；以及B)由线性聚合物或星形聚合物构成的第二晶相转换链段。

摘要： 本实用新型公开了一种具有单程形状记忆效应的形状记忆合金柔性鳍条，主要包括有两块合金薄板和三个扣环，每个扣环上均设有呈上下布局带缺口的上连接孔和下连接孔，所述两块合金薄板以过盈配合方式分别穿过各个扣环的上连接孔和下连接孔而叠加组合成一整体结构；三个扣环中的其中两个间隔位于两合金薄板的中下部，且这两个扣环之间的合金薄板段为具有单程形状记忆效应的可变形段，另外一个扣环位于两合金薄板的上部。本实用新型设计的柔性鳍条，其利用形状记忆合金本身特有的变形特性来实现鳍条的上下周期性摆动，可有效减少仿生鱼的体积，具有能耗低、噪音小，有利于仿生鱼的远距离游动。