形狀記憶的案例
【論文介紹】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應(yīng)
目前課題組正承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“快速凝固超細(xì)晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學(xué)基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)面上項(xiàng)目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應(yīng)研究”等。
原文出處：
Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應(yīng)
（點(diǎn)擊查看全文）
劉艷芬, 張學(xué)習(xí), 沈紅先, 孫劍飛, 溫亞芹, 王歡, 任曉輝, 陰爽
材料工程，2021, 49 (3): 41-47.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518
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目前課題組正承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“快速凝固超細(xì)晶纖維的制備及磁熱特性研究”，黑龍江省自然科學(xué)基金“微尺度熔體抽拉鐵磁形狀記憶纖維的雙功能特性研究”；黑龍江省省屬本科高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)面上項(xiàng)目“微尺度形狀記憶金屬絲的可控制備及形狀記憶效應(yīng)研究”等。
原文出處：
Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應(yīng)
（點(diǎn)擊查看全文）
劉艷芬, 張學(xué)習(xí), 沈紅先, 孫劍飛, 溫亞芹, 王歡, 任曉輝, 陰爽
材料工程，2021, 49 (3): 41-47.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518
展開(kāi) 4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的研究進(jìn)展
形狀記憶聚合物是一種在外界刺激條件下產(chǎn)生形狀變化的智能材料，4D打印是基于可變形材料和3D打印技術(shù)的一種綜合性技術(shù)，可變形材料中形狀記憶聚合物的應(yīng)用最為廣泛，目前4D打印形狀記憶聚合物在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，如生物醫(yī)療、航空航天、電子器件等領(lǐng)域，其智能化和可定制化的特點(diǎn)在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。4D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域個(gè)性化訂制的技術(shù)瓶頸，為生物醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的契機(jī)近年來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究和關(guān)注。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授研究團(tuán)隊(duì)對(duì)4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行全面而系統(tǒng)的綜述。他們首先對(duì)形狀記憶聚合物材料的響應(yīng)機(jī)理及形變激勵(lì)條件（如溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、pH等）進(jìn)行了解析，也對(duì)4D打印原理進(jìn)行了闡述，同時(shí)詳細(xì)介紹了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的實(shí)例和應(yīng)用價(jià)值，包括血管支架（圖4）、氣管支架、細(xì)胞支架、骨支架、心臟支架、乳房支架、仿生肌肉等。該團(tuán)隊(duì)還總結(jié)了4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景（圖3）、最后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)目前4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
圖4 4D打印形狀記憶血管支架在外加磁場(chǎng)的作用下發(fā)生形變的示意圖[34]
圖3 4D打印形狀記憶聚合物在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用及潛在應(yīng)用
相關(guān)文章發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》雜志，相信這篇綜述對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究者具有重要的參考價(jià)值。
全文連接：
http://engine.scichina.com/doi/10.1360/N092018-00153
來(lái)源：高分子科學(xué)前沿
展開(kāi) Abaqus調(diào)用內(nèi)置子程序模擬形狀記憶合金 ￥19.89
形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡(jiǎn)稱(chēng)SMA)是具有形狀記憶效應(yīng)的一種新型材料。形狀記憶合金在外力下產(chǎn)生塑性變形，去掉外力后變形不能完全恢復(fù)，但將合金加熱到一定的溫度后，其變形消失，恢復(fù)到原始形狀。
形狀記憶合金最典型的特征包括形狀記憶效應(yīng)和超彈性。形狀記憶效應(yīng)是指通過(guò)加熱使材料溫度達(dá)到Af以上時(shí)，馬氏體相變?yōu)閵W氏體，材料最終恢復(fù)原始形狀，如圖1所示
圖 1 形狀記憶效應(yīng)示意圖
超彈性則是指，當(dāng)材料所處的環(huán)境溫度高于奧氏體相變結(jié)束的臨界溫度 Af，材料處于奧氏體相的熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，馬氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在此溫度下，應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體相變與溫度誘發(fā)的馬氏體相變有所不同，應(yīng)力誘發(fā)相變所產(chǎn)生的馬氏體并不是自相適應(yīng)的，材料會(huì)產(chǎn)生很大的變形(大于 5%)；卸載以后材料產(chǎn)生的變形將會(huì)完全消失。超彈性示意圖如圖2所示
圖2 超彈性示意圖
為了在Abaqus中模擬形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)以及超彈性行為，我們可以通過(guò)編寫(xiě)Umat/Vumat子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是由于編寫(xiě)子程序需要很高的門(mén)檻，同時(shí)也需要花費(fèi)大量時(shí)間精力，因此本文向大家介紹了一種直接調(diào)用Abaqus內(nèi)部SMA材料本構(gòu)的方法。
SMA內(nèi)置本構(gòu)的調(diào)用方法與自編子程序相比更加便捷，無(wú)需安裝Fortran開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)Abaqus內(nèi)置的SMA子程序適用于隱式分析和顯示分析。
通過(guò)Abaqus模擬得到的SMA單向拉伸載荷位移曲線(xiàn)如下所示
展開(kāi) 
江南大學(xué)李文兵與哈工大冷勁松院士/劉彥菊教授團(tuán)隊(duì)《Small》綜述：形狀記憶微/納米圖案的發(fā)展和應(yīng)用
圖2 形狀記憶微/納米溝槽圖案
微柱陣列是微/納米圖案中應(yīng)用較廣泛的一類(lèi)，通常由一類(lèi)相同的圖案組成，例如高長(zhǎng)徑比的微柱、微正方體、微錐等，圖案的差異會(huì)導(dǎo)致表面性質(zhì)的不同，由于形狀記憶效應(yīng)，微柱陣列在表面潤(rùn)濕性的控制、細(xì)胞培養(yǎng)的動(dòng)態(tài)控制、可變換顏色的光學(xué)產(chǎn)品等方面表現(xiàn)出色。
圖3 形狀記憶微/納米柱陣列圖案
形狀記憶微孔相較于其他形狀的微/納米圖案研究較少，主要用于細(xì)胞培養(yǎng)、可調(diào)潤(rùn)濕性和抗菌表面的研究。
圖4 形狀記憶微/納米孔圖案
褶皺是一種自然界常見(jiàn)的現(xiàn)象，較柔軟的內(nèi)部組織支撐的相對(duì)較硬的皮膚在壓縮應(yīng)力下會(huì)形成褶皺，而在表面上起皺是由于施加橫向壓縮應(yīng)變或應(yīng)力形成的，SMP作為表面褶皺的基底擁有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
圖5 形狀記憶微/納米褶皺、裂紋圖案
形狀記憶微/納米圖案通過(guò)形狀記憶聚合物和微/納米圖案技術(shù)結(jié)合，在表面形成了不同的表面微/納米結(jié)構(gòu)，制備方法也是不同的，主要有熱壓印光刻法、復(fù)制模刻法、自組裝以及其他方法（微注射成型、激光燒蝕、反應(yīng)離子蝕刻等方法）。圖6、7分別介紹了不同的制備方法。
展開(kāi) JMCA：中科院杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出形狀記憶微陣列！
前期研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)形狀記憶材料所在環(huán)境溫度，可實(shí)現(xiàn)材料的可控拉伸形變，且在外力撤銷(xiāo)后仍可維持良好宏觀形變，該研究結(jié)果為解決上述問(wèn)題提供了新策略，然而微觀尺度的形變特性如何仍有待探索。
在前期研究基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)更進(jìn)一步探索了形狀記憶材料在微觀尺度上的形狀記憶特性。研究團(tuán)隊(duì)采用形狀記憶材料制備形狀記憶微陣列（圖1），發(fā)現(xiàn)僅需較小程度拉伸（60%），即可實(shí)現(xiàn)該微陣列材料較大表面浸潤(rùn)特性改變（21°），且在10次以上可控浸潤(rùn)特性循環(huán)改變后，微觀結(jié)構(gòu)的形狀回復(fù)率仍高達(dá)91%（圖2）。
圖1 不同形貌的形狀記憶微柱陣列結(jié)構(gòu)在拉伸至20%，40%及60%后的形貌連續(xù)可控變化，及在外力撤銷(xiāo)后形變維持
圖2 形狀記憶微柱陣列可控拉伸形變后表面浸潤(rùn)特性改變及微結(jié)構(gòu)形貌改變
更重要的是，采用一個(gè)形狀記憶微陣列結(jié)構(gòu)作為模具，通過(guò)不同程度拉伸，可復(fù)制出一系列連續(xù)形變微陣列結(jié)構(gòu)（圖3）。相關(guān)成果不僅為液滴浸潤(rùn)特性調(diào)控提供了全新方案，而且也實(shí)現(xiàn)了多樣化微結(jié)構(gòu)陣列的批量、低成本可控復(fù)制，有望促進(jìn)微陣列結(jié)構(gòu)在抗生物粘附、液滴操控、智能干膠等方向?qū)嶋H應(yīng)用。
圖3 采用不同形貌與拉伸程度的形狀記憶微柱陣列復(fù)制出來(lái)的PDMS微陣列
來(lái)源： 杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)
展開(kāi) Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過(guò)溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱(chēng)性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開(kāi) 活性材料和結(jié)構(gòu)成為熱點(diǎn)，形狀記憶材料逐步成熟
SMA填充機(jī)翼前緣縫道,改善氣流降低噪聲
2018年，NASA與德州農(nóng)工大學(xué)組成的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了通過(guò)形狀記憶合金降低亞音速和超音速飛機(jī)舵面噪聲的研究。對(duì)于傳統(tǒng)的飛機(jī)而言，在低速飛行階段，控制面會(huì)帶來(lái)大量噪聲，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種基于形狀記憶合金的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)，用于改善控制面周?chē)臍饬鳌ｋp方共同研制了“縫道填充材料”形狀記憶合金，對(duì)傳統(tǒng)縫翼進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并完成了流體-結(jié)構(gòu)全耦合分析計(jì)算，如下圖所示。該形狀記憶合金可填充前緣縫翼后的空隙，從而減少局部湍流和輻射噪聲，同時(shí)，還能根據(jù)需要產(chǎn)生變形從而確保縫翼能夠完全收起。
該團(tuán)隊(duì)還與布里斯托爾大學(xué)合作，在2018年3月至4月首次展示了復(fù)合材料和形狀記憶合金在解決飛機(jī)噪聲問(wèn)題上的可行性。
關(guān)于超聲速飛行，NASA和洛克希德·馬丁公司共同研發(fā)的安靜超聲速技術(shù)驗(yàn)證機(jī)X-59 QueSST可以降低在特定大氣條件下超聲速飛行時(shí)地面接收到的噪聲。在NASA的支持下，2018年6月，德州農(nóng)工大學(xué)和猶他州的研究人員研究發(fā)現(xiàn)，由于不同地區(qū)大氣條件的變化，音爆強(qiáng)度也會(huì)有所差別，一天內(nèi)不同時(shí)間段、不同地區(qū)音爆強(qiáng)度的變化超過(guò)10分貝。2019年，研究團(tuán)隊(duì)將開(kāi)發(fā)具體的變形概念，可在不考慮條件影響的同時(shí)降低音爆。同樣是在2018年6月，NASA和波音公司分別開(kāi)展獨(dú)立試驗(yàn)，證明了大型變形結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性，試驗(yàn)中，大型形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的扭矩能夠達(dá)到564牛米（N·m），可以在實(shí)際飛行載荷下驅(qū)動(dòng)F/A-18大黃蜂的全尺寸翼段。按計(jì)劃，2018年底將研制一臺(tái)更大的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)力矩將達(dá)到2260牛米。
來(lái)源：航空工業(yè)發(fā)展中心
作者：宋剛
展開(kāi) Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過(guò)溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過(guò)程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對(duì)稱(chēng)性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對(duì)幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計(jì)算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開(kāi) 一種可用于形狀記憶合金（SMA）的UMAT子程序 ￥29.99
這個(gè) UMAT 展示了如何在標(biāo)準(zhǔn)塑性框架內(nèi)嵌入相變效應(yīng)，為模擬如形狀記憶合金 (SMA)、相變誘發(fā)塑性 (TRIP) 鋼等智能材料或先進(jìn)金屬提供了基礎(chǔ)。理解和應(yīng)用此代碼需要對(duì)彈塑性力學(xué)理論、ABAQUS UMAT 接口和特定材料的相變機(jī)制有深入的了解。
4、 代碼解釋以及案例文件（inp，umat子程序)
神奇的功能材料——形狀記憶合金
形狀記憶合金在發(fā)生了塑性變形后，加熱到一定溫度，還可以恢復(fù)原狀。
合金，是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)過(guò)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。根據(jù)組成元素的數(shù)目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。中國(guó)是世界上最早研究和生產(chǎn)合金的國(guó)家之一，在商朝青銅（銅錫合金）工藝就已非常發(fā)達(dá)。我們常聽(tīng)到的有鋁合金、鈦合金等，但是，有一種類(lèi)型的合金具有神奇的“記憶”本領(lǐng)，稱(chēng)為形狀記憶合金，這你知道嗎？
一般的金屬材料在外力作用下會(huì)產(chǎn)生永久性的塑性變形。但是形狀記憶合金在發(fā)生了塑性變形后，加熱到一定溫度，還可以恢復(fù)原狀。
1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)。1963年，美國(guó)海軍軍械研究所的研究人員在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中需要一些鎳鈦合金絲，但他們拿到的合金絲都是彎彎曲曲的，不符合實(shí)驗(yàn)要求。于是，他們就把這些細(xì)絲拉直。但是在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)溫度升到一定值的時(shí)候，這些被拉直的合金絲又突然恢復(fù)到原來(lái)彎曲的形狀。他們反復(fù)做了多次試驗(yàn)，結(jié)果都一樣。后來(lái)還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，某些其他合金也有類(lèi)似的功能。
記憶合金
原來(lái)，在這類(lèi)記憶合金中，金屬原子按一定的方式排列起來(lái)。這些金屬原子受到一定的外力作用時(shí)，可以離開(kāi)自己原來(lái)的位置到另一個(gè)位置去。當(dāng)這些合金受熱升溫后，由于獲得了一定的能量，這種金屬原子又會(huì)回到原來(lái)的位置。這就是記憶合金在加熱到一定溫度后又恢復(fù)原狀的原因。
事實(shí)上，每種以一定元素按一定重量比組成的形狀記憶合金都有一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度。在這一溫度以上將該合金加工成一定的形狀，然后將其冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，人為地改變其形狀后再加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上，該合金便會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)到原先在轉(zhuǎn)變溫度以上加工成的形狀。
形狀記憶合金最早的應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。
展開(kāi) 
abaqus形狀記憶聚合物結(jié)構(gòu)的熱-力學(xué)有限元模擬
此時(shí)SMP板形狀被固定。
(4) 低溫卸載階段：溫度場(chǎng)保持不變，將施加在RP-1和RP-2上的角位移卸去，其他約束不變。
(5) 升溫恢復(fù)階段：將溫度均勻升高到，SMP板形狀將恢復(fù)到初始狀態(tài)。
3.3 模擬結(jié)果
通過(guò)ABAQUS有限元計(jì)算可以得到SMP板的完整形狀記憶過(guò)程模擬結(jié)果，如圖2所示，動(dòng)態(tài)圖展示了SMP板的變形以及應(yīng)力場(chǎng)變化情況。
圖2 SMP板折疊形狀記憶過(guò)程
從上面這組圖中可以看出本文所描述的有限元分析方法同樣可以模擬出SMP板結(jié)構(gòu)的形狀記憶過(guò)程，圖為SMP板邊界上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)角與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)。
圖3 SMP板轉(zhuǎn)角與溫度的關(guān)系
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展開(kāi) 西安交通大學(xué)陳鑫教授/白永康副教授課題組：從切蘋(píng)果到原位生成構(gòu)建近紅外光響應(yīng)三段形狀記憶材料
近紅外光響應(yīng)形狀記憶聚合物因其遠(yuǎn)程控制等優(yōu)勢(shì)在光驅(qū)動(dòng)器、光控微流體器件及生物醫(yī)學(xué)裝置等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。目前制備近紅外光響應(yīng)形狀記憶聚合物的常用方法是將貴金屬納米顆粒等光熱轉(zhuǎn)化材料引入熱響應(yīng)形狀記憶聚合物，但為了提高光熱材料在聚合物中的相容性一般需要采用表面改性、原位接枝等手段。同時(shí)傳統(tǒng)的貴金屬納米顆粒或石墨烯等材料均涉及復(fù)雜的合成過(guò)程，這些因素的存在會(huì)大大提高材料制備的難度和成本。因此如何通過(guò)一種簡(jiǎn)單易行的手段制備近紅外響應(yīng)形狀記憶材料仍是目前該研究的一個(gè)難點(diǎn)。
在生活中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果或梨用鐵刀切了以后，表面會(huì)變黑。這是由于蘋(píng)果或梨等水果的細(xì)胞里含有單寧酸，單寧酸與鐵離子化合會(huì)生成黑色的單寧酸鐵納米顆粒，而該納米顆粒則具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性能。受此啟發(fā)，西安交通大學(xué)化工學(xué)院陳鑫教授/白永康副教授課題組采用原位生成的方法將單寧酸鐵納米顆粒（FeTA）引入固態(tài)的熱響應(yīng)形狀聚合物中。他們首先采用商業(yè)化的乙烯-乙烯醇共聚物作為聚合物基底，通過(guò)二異氰酸酯交聯(lián)得到熱響應(yīng)形狀記憶聚合物，并在此過(guò)程中引入鐵離子。然后，只要簡(jiǎn)單的將所制備的固態(tài)薄膜浸入單寧酸溶液中，即可制備具有高光熱響應(yīng)性能的形狀記憶復(fù)合材料。
圖 1 （a）和（b）復(fù)合材料的光熱轉(zhuǎn)化性能；（c）和（d）復(fù)合材料近紅外光響應(yīng)形狀記憶行為
通過(guò)對(duì)復(fù)合材料微觀形貌、機(jī)械性能、光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng)等性能的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eTA納米顆粒能夠均勻地分散在聚合物基底中，使得材料不僅能夠體現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的光響應(yīng)形狀記憶性能。
展開(kāi) 哈工大冷勁松教授團(tuán)隊(duì)《中國(guó)科學(xué)》綜述：形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展
形狀記憶聚合物作為一種新興的智能材料能夠記憶暫時(shí)形狀，并在外界激勵(lì)條件下主動(dòng)回復(fù)到初始形狀。基于靜電紡絲技術(shù)，將形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料制備成纖維結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)熱、電、光、PH、水、磁及電效應(yīng)等激勵(lì)變形過(guò)程，在生物醫(yī)療、智能紡織、傳感、驅(qū)動(dòng)等方面應(yīng)用廣泛。近年來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究和關(guān)注。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授團(tuán)隊(duì)就近10年形狀記憶聚合物微納米纖維膜的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)形貌、驅(qū)動(dòng)方法及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)論述。文章總結(jié)了由靜電紡絲技術(shù)制備的形狀記憶聚合物微納米纖維膜的多種結(jié)構(gòu)，包括無(wú)紡、核殼、中空、取向纖維等結(jié)構(gòu)（Fig3）及其不同的驅(qū)動(dòng)方式，包括熱驅(qū)動(dòng)、磁驅(qū)動(dòng)、水驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方法。隨后，文章對(duì)形狀記憶聚合物微納米纖維膜在骨組織支架、骨組織修復(fù)、神經(jīng)支架（Fig10）及細(xì)胞培養(yǎng)等方面的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。最后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)目前形狀記憶聚合物材料其他結(jié)構(gòu)在血管直接、氣管支架、骨修復(fù)藥物及細(xì)胞載體、動(dòng)脈瘤、血栓和心臟貼片等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了概括，并對(duì)形狀記憶聚合物微納米纖維膜未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
圖文速遞
圖3 不同結(jié)構(gòu)的纖維無(wú)紡結(jié)構(gòu)（a）[30]；核殼結(jié)構(gòu)（b）[33]；中空結(jié)構(gòu)（c）[34]和取向纖維（d）[37]
圖10 在第9天，在（A）P5，（B）P5C0.5，（C）P5C1和（D）P5C2納米纖維上培養(yǎng)PC12細(xì)胞表達(dá)的NF200[45]
形狀記憶聚合物微納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展相應(yīng)文章發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》雜志上，相信這篇綜述對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究者具有重要的參考價(jià)值。
全文連接：
https://doi.org/10.1360/N092018-00126
來(lái)源：高分子科學(xué)前沿
展開(kāi) 【當(dāng)期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專(zhuān)欄）
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000534
摘要：
Ni-Mn基磁性形狀記憶合金具有良好的溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)誘發(fā)的形狀記憶效應(yīng)、超彈性、磁熱效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、彈熱效應(yīng)、交換偏置效應(yīng)等功能特性。作為一種新型多功能材料，有望應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)器、傳感器等多個(gè)工程領(lǐng)域。本文詳細(xì)闡述了包含第二相的Ni-Mn基磁性形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀，梳理和總結(jié)了第二相的形成及其對(duì)馬氏體相變、功能特性和力學(xué)性能的影響，提出了一些有待解決的問(wèn)題，如第二相對(duì)包括磁性形狀記憶效應(yīng)在內(nèi)的磁功能特性的影響，并指出未來(lái)應(yīng)著重于研究第二相形成與演化過(guò)程的熱力學(xué)/動(dòng)力學(xué)因素，對(duì)第二相進(jìn)行合理調(diào)控，從而優(yōu)化合金功能特性。
關(guān)鍵詞 ：Ni-Mn基合金, 磁性形狀記憶合金, 第二相, 馬氏體相變
Ti-Ni-Hf高溫形狀記憶合金的研究進(jìn)展
衣曉洋, 孟祥龍, 蔡偉, 王海振
2021, 49 (3): 31-40.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000531
摘要：
Ti-Ni-Hf記憶合金因具有高相變溫度、相對(duì)低廉的價(jià)格和高輸出功等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為最具潛力的高溫形狀記憶合金之一。然而，Ti-Ni-Hf記憶合金基體強(qiáng)度低，變形過(guò)程中易優(yōu)先發(fā)生塑性變形，從而使其可實(shí)現(xiàn)的可恢復(fù)應(yīng)變遠(yuǎn)低于理論值。目前改善應(yīng)變恢復(fù)特性的措施主要包括：熱機(jī)械處理（冷軋+退火）、合金化、時(shí)效處理、制備單晶合金等。研究表明，Ti-Ni-Hf合金的應(yīng)變恢復(fù)特性與微觀組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
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