资源描述：
《智能材料班级高分子092》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、科目智能材料教师李明田姓名孔斌学号0903106B256班级高分子0922011年11月15日形状记忆材料综述首先感谢李老师给我们上这门课程，让我们了解一门一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。摘要：比较全面地论述了形状记忆材料的本质与类型及定义,介绍了几种常见形状记忆材料的性能、原理、应用,阐述了其现状与未来的发展前景。关键词：形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆陶瓷等。正文定义： 智能材料是一种能感知外界环境变化并自动改变自身特性以适应该变化的新型复合材料,具有广
2、阔的应用前景。形状记忆材料是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的材料。原理：形状记忆材料(金属或非金属)是集感知和驱动于一体的功能材料。形状记忆合金随温度的变化几何形状会发生突变,在低温马氏体状态合金较软,可进行塑变,加热到特定温度以上时发生马氏体—母相转变,合金变硬并恢复到原来的形状,实现对外做功。形状记忆材料种类及定义：1.形状记忆合金在高温下处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变为另一种形状，然后加热到
3、高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体相变恢复到低温塑性变形前的形状的现象。具有这种效应的金属，通常是由两种以上的金属元素构成的合金，故称为形状记忆合金（ShapeMemoryAlloys,SMA）。目前,人们已发现的形状记忆合金有50多种,根据合金相组成和相变特征,具有较完全形状记忆效应的合金主要分为钛-镍系列形状记忆合金、铜基系列形状记忆合金和铁基系列形状记忆三大类。a.钛-镍系形状记忆合金：如钛-镍合金TiNi、Ti2Ni、TiNi3.近年来有开发了Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Fe、Ti-
4、Ni-Cr、Ti-Ni-Pb、Ti-Ni-Nb等新型合金。b.铜系形状记忆合金：主要有Cu-Zn-Al..Cu-Al-Ni..Cu-Au-Zn。c.铁系形状记忆合金：应用前景最好的是Fe-Mn-Si-Cr-Ni和Fe-Mn-Co-Ti形状记忆陶瓷以含铈和钇的二氧化锆为基，其成分范围为7～10mol％CeO2，0.2～0.8mol％Y2O3和余量为ZrO2，较佳为7.5～8.5mol％CeO2，0.45～0.55mol％Y2O3和余量为ZrO2。铜系列合金的形状记忆效应明显低于钛-镍合金。提高这类合
5、金的形状记忆性能的主要方法是加入适量的稀士和Ti、Mn、V、B等元素。另外,由于这类合金的优点在于原料充足、容易加工、价格低、转变温度宽、热滞后小、导热性好,因此,具有一定的发展空间。2.形状记忆聚合物形状记忆聚合物简称为SMP,并以其优良的综合性能,较低的成本,加工容易,潜在巨大的实用价值而得到迅速的发展。目前,已被发现的具有形状记忆效应的聚合物主要有:辐射交联形聚乙烯、缠绕交联形聚降冰片烯、交联形反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯等。这些形状记忆聚合物是由保持固定品形状的固定相和在某
6、种温度下能可逆地发生软化-硬化的可逆相组成;固定相的作用是初始形状的记忆和恢复,第二次变形和固定则由可逆相来完成;固定相可以是聚合物中的交联结构、部分结晶结构、聚合物的玻璃态或分子链的缠绕等。广义的讲,凡是具有固定相和软化-硬化可逆相转变结构的聚合物都可以作为形状记忆聚合物。从组成上SMP分为单组分聚合物、嵌段共聚物、接枝共聚物、多组分共聚物;从固定相的结构特征上SMP分为热塑性和热固性。（1）聚降冰片烯是由法国煤化学公司1984年开发的含有双键和五元环交替键合的无定型聚合物。（2）反式1,4-聚
7、异戊二烯是采用Ziefler催化剂经溶液聚合而得。特性:属于结晶性聚合物,结晶度为40%,熔点为67e;固定相为硫磺或过氧化物交联后的网状结构。（3）苯乙烯-丁二烯共聚物是由聚苯乙烯和结晶丁二烯组成的混合物。特性:固定相是高熔点的聚苯乙烯单元,可逆相是低熔点的聚丁二烯单元的结晶相;属于热塑性SMP。（4）聚氨酯是由异氰酸酯、多元醇的链增长剂3种原料聚合而成的含有部分结晶的线性聚合物。特性:固定相为部分结晶聚合物,可逆相为在玻璃化温度发生玻璃态与高弹态可逆变化的聚氨酯软段;形变温度可以通过原料配比进
8、行调解。3.形状记忆陶瓷20世纪60年底人们确认陶瓷材料也存在马氏体相变，一个著名的例子就是ZrO2陶瓷中的马氏体相变，这一相变现象可以使陶瓷材料具有形状记忆效应。随温度的变化纯ZrO2有三种晶型：单斜晶系、四方晶系、立方晶系。单斜向四方转变有5％的体积变化，而且应力也可诱发单斜向四方的转变。云母玻璃陶瓷、β-锂辉石、2ZnO-B_2O_等形状记忆材料的应用1.形状记忆合金的应用应用：,、用于汽车、机人及能派开发等自动控1.1用于汽车、机人及能派开发等自动控制形状记忆合金具有温度传
