《Science》：可变形1000万次的形状记忆合金

形状记忆合金，顾名思义，可以在发生形变后恢复到最初的形状，这种特殊的性质使其在多个领域都发挥着重要的作用，比如：航空航天、医疗、家用电器等。最突出的形状记忆合金当属钛-镍（Ti-Ni）基合金，与其它二元合金相比具有更好的机械性能以及更优秀的生物适应性。下面的视频展示了钛-镍形状记忆合金制成的弹簧，受热后恢复到变形前最初的形状。

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但这种“变形-恢复”的循环并不能无限进行下去（一般几千个循环），其中的一个重要的限制因素就是材料疲劳（fatigue），包括材料的完整性（结构疲劳）以及功能性和可逆性的变化（功能疲劳）。这导致了多个循环后，形状记忆合金可能无法恢复到最初形状（见下图）。

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近期，一个德国和美国科学家团队找到了可以经历至少1000万次变形循环的形状记忆合金（下图）。这是一种基于TiNiCu合金的形状记忆合金膜体系，研究人员发现，这些合金薄膜中含有Ti₂Cu析出相，嵌入到合金基体中，充当“守卫”的角色，确保每次循环中，形状记忆合金都可以进行完全且可重复的变形。

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这一研究成果发表在《Science》上。美国明尼苏达大学的材料科学家Richard D. James教授评价这一发现“动人心魄”（breathtaking），他也在同一期的《Science》上对这一发现进行了评论。

1.http://www.sciencemag.org/content/348/6238/968.summary

2.http://www.sciencemag.org/content/348/6238/1004.abstract