金屬是一類古老的材料。早在6000多年前，人類就發現并使用了金屬銅。到公元前五世紀，中國已經大量煉鐵和使用鐵器。提及一般的金屬材料，如金、銀、銅、鐵、鋁……等等，大都耳熟能詳，如數家珍。但是，你聽說過有“記憶”本領的金屬材料——形狀記憶合金嗎？傳統觀念認為，只有人和某些動物才有“記憶”的能力，非生物是不可能有這種能力的。難道合金也會和人一樣具有記憶能力嗎？答案是肯定的，形狀記憶合金就是這樣一類具有神奇“記憶”本領的新型功能材料。

    形狀記憶合金鏡框

    一、形狀記憶合金簡介

    形狀記憶合金（shapememory alloys，SMA）顧名思義，是擁有“記憶”效應的合金材料，能夠記憶其初始形狀，而且同時具有傳感和驅動功能，是一種智能材料。

    金屬也會“記憶”！

    形狀記憶合金的優異性能

    相關政策解讀

    新材料產業“十二五”規劃指出，加強基礎材料研究，開發智能材料與結構制備加工技術，發展形狀記憶合金、應變電阻合金、磁致伸縮材料、智能高分子材料和磁流變液體材料等。

    國家“十三五”規劃綱要提出：要大力發展形狀記憶合金、自修復材料等智能材料，石墨烯、超材料等納米功能材料，磷化錮、碳化硅等下一代半導體材料。

    形狀記憶效應

    形狀記憶效應可分為三種：

    （a）單程記憶效應；

    （b）雙程記憶效應；

    （c）全程記憶效應。

    目前，已成功開發的形狀記憶合金有鈦鎳基形狀記憶合金、銅基形狀記憶臺金、鐵基形狀記憶合金。

    二、形狀記憶合金原理

    合金在單項外力作用下，其中馬氏側順應力方向發生再取向，造成馬氏體的擇優取向。當大部分的馬氏體都采取個~取向時，整個材料在宏觀上表現為形變。

    將變形馬氏體加熱到As點以上，馬氏體發生逆轉變。當自適應馬氏體片群中不同變體存在強的力學偶時，形成單一位向的母相傾向更大。逆轉變完成后，便完全恢復了母相的晶體，宏觀性變也完全恢復。

    三、發展歷程

    ①1932年

    瑞典化學家奧蘭德首次發現了在金鎬（AuCd）合金中存在金屬相變，合金的形狀被改變后加熱到高溫能恢復到初始形狀，即“記憶”效應。

    ②1962年

    美國海軍武器實驗室成功研制出了廉價、力學性能優異且具有優良的形狀記憶效應的鎳鐵（NiTi）合金。

    ③1969年

    Raychem公司研發的形狀記憶合金智能管接頭被美國Grumman航空公司廣泛應用于F-4噴氣戰斗機。

    ④1971年

    1971年George B. Andrease將Ni-Ti合金用于醫療器械領域用作口腔正畸絲材。

    ⑤20世紀90年代

    形狀記憶合金的發展和應用領域迅速擴大，在醫療、航天、航空和汽車行業開發應用的形狀記憶合金專利和產品顯著增加，形狀記憶合金相關制品的市場規模也在逐年擴大。

    四、形狀記憶合金應用

    五、形狀記憶合金專利概況

    利用Scopes和美國專利商標局搜索引擎搜索形狀記憶合金及其它記憶材料獲得專利分析結果表明，到2019年形狀記憶合金及記憶材料相關領域US專利數將超過25000件，生物醫藥領域的專利占比接近60%。

    六、形狀記憶合金論文概況

    利用Scopes和美國專利商標局搜索引擎搜索形狀記憶合金及其它記憶材料獲得的文章分析結果表明，到2019年形狀記憶合金及記憶材料相關領域論文數將超過30000篇。生物醫藥領域的專利占比在6%左右。

    七、智能材料全球市場概況

    根據BBC對全球智能材料市場的研究分刪反告表明，2010年智能材料市場規模約為19.8億美元，2011年約為22億美元，預計2016年將會達到40億美元。

    其中最大市場是驅動器和電機，2010年的銷售額為10.8億美元（占總市場份額的55%），到2016年市場份額將會達到25.4億美元（約64%的市場份額），而在結構領域的應用份額將會提高到8.5%。

    八、國內知名企業與研究機構

    國內知名企業

    主要研究機構