金属是一类古老的材料。早在6000多年前，人类就发现并使用了金属铜。到公元前五世纪，中国已经大量炼铁和使用铁器。提及一般的金属材料，如金、银、铜、铁、铝……等等，大都耳熟能详，如数家珍。但是，你听说过有“记忆”本领的金属材料——形状记忆合金吗？传统观念认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。难道合金也会和人一样具有记忆能力吗？答案是肯定的，形状记忆合金就是这样一类具有神奇“记忆”本领的新型功能材料。

    形状记忆合金镜框

    一、形状记忆合金简介

    形状记忆合金（shapememory alloys，SMA）顾名思义，是拥有“记忆”效应的合金材料，能够记忆其初始形状，而且同时具有传感和驱动功能，是一种智能材料。

    金属也会“记忆”！

    形状记忆合金的优异性能

    相关政策解读

    新材料产业“十二五”规划指出，加强基础材料研究，开发智能材料与结构制备加工技术，发展形状记忆合金、应变电阻合金、磁致伸缩材料、智能高分子材料和磁流变液体材料等。

    国家“十三五”规划纲要提出：要大力发展形状记忆合金、自修复材料等智能材料，石墨烯、超材料等纳米功能材料，磷化锢、碳化硅等下一代半导体材料。

    形状记忆效应

    形状记忆效应可分为三种：

    （a）单程记忆效应；

    （b）双程记忆效应；

    （c）全程记忆效应。

    目前，已成功开发的形状记忆合金有钛镍基形状记忆合金、铜基形状记忆台金、铁基形状记忆合金。

    二、形状记忆合金原理

    合金在单项外力作用下，其中马氏侧顺应力方向发生再取向，造成马氏体的择优取向。当大部分的马氏体都采取个~取向时，整个材料在宏观上表现为形变。

    将变形马氏体加热到As点以上，马氏体发生逆转变。当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时，形成单一位向的母相倾向更大。逆转变完成后，便完全恢复了母相的晶体，宏观性变也完全恢复。

    三、发展历程

    ①1932年

    瑞典化学家奥兰德首次发现了在金镐（AuCd）合金中存在金属相变，合金的形状被改变后加热到高温能恢复到初始形状，即“记忆”效应。

    ②1962年

    美国海军武器实验室成功研制出了廉价、力学性能优异且具有优良的形状记忆效应的镍铁（NiTi）合金。

    ③1969年

    Raychem公司研发的形状记忆合金智能管接头被美国Grumman航空公司广泛应用于F-4喷气战斗机。

    ④1971年

    1971年George B. Andrease将Ni-Ti合金用于医疗器械领域用作口腔正畸丝材。

    ⑤20世纪90年代

    形状记忆合金的发展和应用领域迅速扩大，在医疗、航天、航空和汽车行业开发应用的形状记忆合金专利和产品显著增加，形状记忆合金相关制品的市场规模也在逐年扩大。

    四、形状记忆合金应用

    五、形状记忆合金专利概况

    利用Scopes和美国专利商标局搜索引擎搜索形状记忆合金及其它记忆材料获得专利分析结果表明，到2019年形状记忆合金及记忆材料相关领域US专利数将超过25000件，生物医药领域的专利占比接近60%。

    六、形状记忆合金论文概况

    利用Scopes和美国专利商标局搜索引擎搜索形状记忆合金及其它记忆材料获得的文章分析结果表明，到2019年形状记忆合金及记忆材料相关领域论文数将超过30000篇。生物医药领域的专利占比在6%左右。

    七、智能材料全球市场概况

    根据BBC对全球智能材料市场的研究分删反告表明，2010年智能材料市场规模约为19.8亿美元，2011年约为22亿美元，预计2016年将会达到40亿美元。

    其中最大市场是驱动器和电机，2010年的销售额为10.8亿美元（占总市场份额的55%），到2016年市场份额将会达到25.4亿美元（约64%的市场份额），而在结构领域的应用份额将会提高到8.5%。

    八、国内知名企业与研究机构

    国内知名企业

    主要研究机构