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惊人的科学研究结果意味着新型形状记忆合金的应用
By Virginia Heffernan
镍杂志, 2008
年3月 -- 美国的研究人员声称，他们通过开拓各个晶体间多余的空隙终于得到了一种更便宜、快速、能源效率更高的方法制造形状记忆合金。
由美国西北大学的泡沫专家和博伊西州立大学形状记忆专家共同参与的这项重要发现是将一种镍-锰-镓合金转变成泡沫，当泡沫暴露于磁场中时会改变形状，而磁场反向时，会立即变回原始的形状。
泡沫可以用于代替复杂的机器，它们使用不太多的部件，设计简单得多，还可以提高微型运动控制装置的效率，或通过提高阀门的动作速度更好地控制内燃机的排放。
“欧洲汽车制造商正在研究开发基于磁控形状记忆合金机理的阀门， 博伊西州立大学的Peter Müllner教授说。“在这项应用中，动作速度是关键” 。
磁控形状记忆合金优于温度驱动的记忆合金的一个关键优势是响应时间更快。另一个是它们能从远处被激活，从而有可能用于生物医学用途如动脉支架。
但是到目前为止，这些材料仅以单晶体来发挥作用，它昂贵而且复杂。
因此，西北-博伊西成立了一个研究组开发一种接近于镍-锰-镓晶体优异的变形性能的材料，它不需要费用、时间和能源来单独生产晶体。
为实现这一目标，西北大学材料科学与工程系的David Dunand教授和Yuttanant
Boonyongmaneerat博士将熔融的镍-锰-镓注入到一个铝酸钠粉末的多孔压块。熔融材料一半以上为镍。金属凝固之后，它们浸出酸中的氧化物，在合金中留下大的空洞。
由此产生的金属泡沫看起来像一块海绵状太妃糖，为单独晶体提供了运动空间。在一种典型的多晶体金属中，在有磁场的情况下晶体将沿不同方向延伸，相互运动抵消。
当müllner和研究生Markus Chmielus将泡沫暴露于磁场中时，他们发现它的变形为0.12％——不及单晶体那么大，但仍然值得庆祝，因为这个变形范围比起此前在多晶体中观察到高60倍。
“该研究结果将激发与工业有关的新的研究方向，” Müllner说。
这种新的金属泡沫的主要竞争者是Terfenol
D，这是为军用声纳装置所研制的另一种铁磁合金。它将磁场转换成机械力，而最大变形约为0.12％。如果Dunand和Müllner通过修补他们的新泡沫而胜出的话，在诸如执行机构和磁电机械传感器这类应用中，他们可以提供比较轻、膨胀性较小、效率更高的替代品。
Virginia Heffernan is a Toronto-based freelance science writer.
Photos: Boise State University
Dr. Peter Müllner
Director, Boise State Center for Materials Characterization
Associate Professor of Materials Science and Engineering
Boise State University
1910 University Drive, MS 2075
Boise, ID 83725
U.S.A.
Phone: 1-208-426-5136
Fax: 1- 208-426-2470
E-mail: petermullner@boisestate.edu
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