在内蒙古科技馆“探索与发现，创造与体验”展厅有一朵神奇的“金属花”，当暖风拂过，似魔法般，“花”便嫣然绽放。当暖风不在，它也羞答答地闭合了花瓣。是什么“魔法”让我们能在短短几分钟内，观赏到花开花闭的神奇景象？这其实源于它神奇的超能力——形状记忆，它就是形状记忆合金。
形状记忆合金
内蒙古科技馆“记忆合金”展项
就像它的名字，形状记忆合金能够记忆不同形状，并且可以应用于太空、机器人以及我们的身体。究竟是什么样的科学原理让它如此神奇，下面我们一起了解一下吧！
形状记忆合金的“细胞”——原子
（图：王智玮）
原子是一些你用眼睛无法观察到的微小物质。不过世间万物都是由它们组成的。那么一个原子有多大？想象一下，从你头上拉一根头发，然后像削木头一样把它切10万次。那些削下来的片段就和原子宽度一样。
形变——原子的“想法”
（马氏体与奥氏体排布方式图：王智玮）
我们人类有很多想法，但你并不知道的是，原子也有它自己的想法，那就是能够进行原子排布，就像原子能组织自己一样。有时候它们排成一行，非常整齐，与飞机上的座位排布相似。我们可以把原子的座次排列称之为“相”。如果原子规则成列排布，是立方晶体排布，科学家称之为“奥氏体”；如果它们交错排列，类似电影院或运动场的座位排布，这是单斜晶系排布，科学家称之为“马氏体”。这是另一种“相”。当原子从一种座位，排列变成另一种座位排列的时候，这就被称为“相变”。相变在我们身边无处不在。比如固体和液体之间相互的转换，其本质就是一种相变。
形状记忆合金能够记得不同的形状，其实是它们记得原子的不同的座次（相）。当原子重新排列的时候，形状记忆合金就从一种形状转换到另一种形状。而吹风机的热量，可以让它在不同的形状之间转换。当我们持续加热，原子一点点移动，不断重复，就像不知疲倦行军的军队一样。每一个都改变一点，但当所有微小的改变加起来，就会形成一个完全不同的排列。也就是说，记忆金属花在受热时发生相变，金属花绽放，而当金属冷却时，原子交错排列，就恢复了原来的状态。
形状记忆合金在哪里工作？
（宇宙天线及医用血管支架
图片来源：参考资料1）
如果你今夜仰望星空，记忆合金就在那里工作着。在月球上，将制好的天线在低温下压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，而太阳的强烈照射又可以使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。
回到地球，记忆合金经常被做成动脉疏通术中的支架。支架是一个小小的可折叠弹簧，用于撑开血管。记忆金属也被用于移动机器人、玩具蝴蝶、牙齿矫正。所以不论是在外太空上，还是在你的身体里，小小的原子移动，能够产生巨大的变化。
欢迎来内蒙古科技馆二层东侧“探索与发现 创造与体验”展厅，体验“记忆合金”展项，了解更多科学原理，让我们一起体验改善世界的材料！
来源：内蒙古科技馆展览教育部
图 | 文：王智玮 杨晓宇
参考资料：[1]医用金属材料介绍（3D打印从业者）[2]徐立丹,赵继涛,史明方,张翔宇,王振清.形状记忆合金及其复合材料的应用[J].科技创新与应用,2021,11(33):23-25+31.DOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2021.33.005.
