
不止人类和动物拥有记忆,没有生命的金属也有记忆能力。形状记忆合金(简称SMA)就是这样一种奇特的材料。在低温情况下,将SMA从A形状改变至B形状,对其加热后,这种材料的“记忆能力”可以让自己自动恢复到A形状。这种独特的记忆能力让SMA在医学、航天、汽车制造等各个领域大显身手。
SMA的“前世今生”
对于形状记忆合金的研究早在20世纪30年代就开始了。瑞典化学家阿尔内·厄兰德尔对金镉合金进行观察,发现了这种合金的“伪弹性”效应。换句话说,对金镉合金进行应力拉伸后,这种材料就像橡皮筋那样,会在某种状态下自发地恢复到未拉伸之前的形态,只不过恢复过程很缓慢。
20世纪50年代的一天,一位名叫威廉·布勒的科学家正在实验室里进行镍钛合金的熔炼。在熔炼过程中,一根被熔炼好并经过冷却的镍钛棒不小心掉在了地上,发出了一声沉闷的撞击声。凭借科学家的直觉,布勒意识到这种响声有异常!于是,他又将另一根熔炼好但还未冷却的镍钛棒扔在地板上,这次发出的却是如铃声一般的清脆响声。他小声嘀咕道:“这不应该呀。”按理来说,两根镍钛棒都经过了相同的熔炼过程,不论温度是多少,同一种材料与地面碰撞发出的声音应该都相同。“难道是我的熔炼过程出了问题吗?”布勒又反复试验多次,但都是同样的结果。

时间来到了20世纪60年代,布勒及其研究团队继续研究镍钛合金。在一次会议上,布勒将又细又长的镍钛合金反复折叠弯曲,并分发给参会的众人,目的是展示其优异的抗弯曲疲劳性。此次会议上,一位名叫戴维·穆齐的博士鬼使神差地将随身携带的打火机点燃,对着弯曲折叠后的镍钛合金条加热,令所有人惊讶的是,被加热后的合金条纵向延伸,恢复到了未经弯曲折叠之前的样子!布勒看到这番场景也十分震惊,结合之前“听声辨材料”的记忆,以及长年累月的研究成果,他敏锐地发现了镍钛合金的“记忆能力”。后来,人们将这种材料称为“镍钛诺”。
SMA的发现过程看似是一系列偶然事件的累积,但其实背后凝结着科学家们辛勤工作的心血。如果不是长期与镍钛合金打交道,那么布勒也难以注意到不同温度的合金棒撞击地面的声音有何区别。就像德国化学家凯库勒梦到“蛇咬住自己的尾巴”,从而提出苯环的结构简式一样,看似一切都是偶然,但偶然的出现也是一步步积累后的必然。

