大物演示實(shí)驗(yàn)論文2

1、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)論文 學(xué)校：沈陽(yáng)化工大學(xué) 學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)：XXXXXXX 班級(jí)：1101班 姓名：XXX 日期：2012年11月8日摘要：記憶合金是一種頗為特別的金屬，它極易被彎曲，我們把它加熱到一定的溫度，金屬會(huì)變成一定的形狀；使它處于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)溫度降低到一定溫度時(shí)，金屬條則恢復(fù)了原狀。 這些都由一種有記憶力的智能金屬做成的，它的微觀結(jié)構(gòu)有兩種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在高溫下這種合金可以被變成任何你想要的形狀，在較低的溫度下合金又可以恢復(fù)到另一種形狀，但若對(duì)它重新加熱，它會(huì)記起它原來的形狀，而變回去。這種材料就叫做記憶金屬。實(shí)驗(yàn)原理： 在本次演示實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象。當(dāng)在室溫條件下，我們

2、所能觀察到每條金屬呈卷曲的形狀，當(dāng)老師對(duì)其進(jìn)行加熱時(shí)，當(dāng)其溫度達(dá)到變態(tài)溫度時(shí)，其受熱的金屬條就會(huì)恢復(fù)其“記憶”形狀。變成直線型，呈現(xiàn)風(fēng)車的形狀，這根合金仿佛記起了什么似的，立即恢復(fù)到它原來的形態(tài)。這是怎么回事？難道合金也具有人類那樣的記憶力？原來不是那么回事！這只是利用某些合金在固態(tài)時(shí)其晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的規(guī)律而已。各種合金都有自己的變態(tài)溫度。上述那種高溫合金的變態(tài)溫度很高。在高溫時(shí)它被做成直線型而處于穩(wěn)定狀態(tài)。在室溫下恢復(fù)到原來的彎曲狀態(tài)，使它卻處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，只要把它加熱到變態(tài)溫度，它就立即恢復(fù)到原來處于穩(wěn)定狀態(tài)的直線形了。分類及應(yīng)用： 單程記憶效應(yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形

3、，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應(yīng)。雙程記憶效應(yīng)某些合金加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復(fù)低溫相形狀，稱為雙程記憶效應(yīng)。 全程記憶效應(yīng)加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應(yīng)。形狀記憶合金的具體應(yīng)用 工業(yè)應(yīng)用（1） 利用單程形狀記憶效應(yīng)的單向形狀恢復(fù)。如管接頭、天線、套環(huán)等。（2） 外因性雙向記憶恢復(fù)。即利用單程形狀記憶效應(yīng)并借助外力隨溫度升降做反復(fù)動(dòng)作，如熱敏元件、機(jī)器人、接線柱等。（3） 內(nèi)因性雙向記憶恢復(fù)。即利用雙程記憶效應(yīng)隨溫度升降做反復(fù)動(dòng)作，如熱機(jī)、熱敏元件等。但這類應(yīng)用記憶衰減快、可靠性差，不常

4、用。 （4）超彈性的應(yīng)用。如彈簧、接線柱、眼鏡架等。 以本次演示實(shí)驗(yàn)為例，把其進(jìn)行加熱，其立刻變成直線型，把其冷卻，溫度恢復(fù)到室溫，它會(huì)立即恢復(fù)原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫，在熱水溫度過高時(shí)通過記憶功能，調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報(bào)警裝置及電器設(shè)備的保安裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動(dòng)消防報(bào)警裝置，達(dá)到報(bào)警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內(nèi)，用以保持暖房的溫度，當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，自動(dòng)開啟或關(guān)閉暖氣的閥門。作為一類新興的功能材料，記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā)，例如用記憶合金制作的眼鏡架，如果不小心被碰彎曲了，只要

5、將其放在熱水中加熱，就可以恢復(fù)原狀。不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風(fēng)加加溫就可恢復(fù)原狀，既省錢又省力，很是方便。管道結(jié)合和自動(dòng)化控制方面記憶合金已用于管道結(jié)合和自動(dòng)化控制方面，用記憶合金制成套管可以代替焊接，方法是在低溫時(shí)將管端內(nèi)全擴(kuò)大，裝配時(shí)套接一起，一經(jīng)加熱，套管收縮。 恢復(fù)原形，形成緊密的接合。用記憶合金配件修復(fù)起來，十分方便。在一些施工不便的部位，用記憶合金制成銷釘，裝入孔內(nèi)加熱，其尾端自動(dòng)分開卷曲，形成單面裝配件。熱機(jī)械和恒溫自動(dòng)控制記憶合金特別適合于熱機(jī)械和恒溫自動(dòng)控制，已制成室溫自動(dòng)開閉臂，能在陽(yáng)光照耀的白天打開通風(fēng)窗，晚間室溫下降時(shí)自動(dòng)

6、關(guān)閉。記憶合金熱機(jī)的設(shè)計(jì)方案也不少，它們都能在具有低溫差的兩種介質(zhì)間工作，從而為利用工業(yè)冷卻水、核反應(yīng)堆余熱、海洋溫差和太陽(yáng)能開辟了新途徑。醫(yī)療上的應(yīng)用記憶合金在臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補(bǔ)器、血栓過濾器、介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線等等，記憶合金在現(xiàn)代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。有些合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應(yīng)和超彈性的醫(yī)學(xué)實(shí)例相當(dāng)多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動(dòng)脈瘤夾、接骨板、髓內(nèi)針、人工關(guān)節(jié)、避孕器、心臟修補(bǔ)元件、人造腎臟用微型泵等。例如接骨用的骨板，不但能將兩段斷骨固定，而且在恢復(fù)原形狀的過程

7、中產(chǎn)生壓縮力，迫使斷骨接合在一起。齒科用的矯齒絲，結(jié)扎腦動(dòng)脈瘤和輸精管的長(zhǎng)夾，脊柱矯直用的支板等，都是在植入人體內(nèi)后靠體溫的作用啟動(dòng)，血栓濾器也是一種記憶合金新產(chǎn)品。被拉直的濾器植入靜脈后，會(huì)逐漸恢復(fù)成網(wǎng)狀，從而阻止 95%的凝血塊流向心臟和肺部。人工心臟是一種結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的臟器，用記憶合金制成的肌纖維與彈性體薄膜心室相配合，可以模仿心室收縮運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在泵送水已取得成功。由于記憶合金是一種“有生命的合金”，利用它在一定溫度下形狀的變化，就可以設(shè)計(jì)出形形色色的自控器件，它的用途正在不斷擴(kuò)大航天技術(shù)記憶合金最令人鼓舞的應(yīng)用是在中?！鞍⒉_”11號(hào)登月艙在月球著陸，實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的夢(mèng)想。宇航員登月后，在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑數(shù)米大的天線，用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大的天線裝在小小的登月艙里送上了太空。天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)明不久的記憶合金制成的。用極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以后，在陽(yáng)光照射下溫度升高，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，天線又“記”起了自己的本來面貌，變成一個(gè)巨大的半球形。高科技應(yīng)用展望20世紀(jì)是機(jī)電學(xué)的時(shí)代。傳感集成電路驅(qū)動(dòng)是最典型的機(jī)械電子控制系統(tǒng)，但復(fù)雜而龐大。形狀記憶