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建築商和工程師經常必須在強度和柔韌性之間做出選擇——他們很少能找到一種同時具備這兩種特性的物質。研究人員正試圖透過開發“形狀記憶合金”來改變這種狀況，這種合金既足夠堅固以抵抗高水平的應變，又足夠柔韌，以便在施加一定量的熱量時恢復其原始形狀。
日本東北大學的田中雄樹和其他研究人員在週五出版的《科學》雜誌上報告稱，他們發現了一種鐵基形狀記憶合金，即使在承受的應變水平幾乎是目前用於某些蜂窩天線、眼鏡架和醫療裝置的形狀記憶合金的兩倍時，也顯示出幾乎完全的形狀變化恢復。研究人員報告稱，他們合金的強度與高強度工業合金相當。
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德克薩斯州農工大學機械工程副教授易卜拉欣·卡拉曼和在卡拉曼的結構和活性材料微觀結構工程研究小組工作的博士候選人季馬認為，當加熱時恢復其原始形狀的強合金利用了固-固“無擴散”相變。在對東北大學研究的評論（也刊登在週五的《科學》雜誌上）中，卡拉曼和馬寫道，這意味著“原子以有序的方式重新排列它們在晶體中的堆積方式，這個過程改變了材料的宏觀形狀。”研究人員還指出，田中雄樹及其同事創造的“超彈性”合金“幾乎使可以在這種合金中誘導的有用形變範圍增加了一倍”。
超彈性描述了形狀記憶合金所表現出的一種重要特性。當從材料中移除應變（並新增一定量的熱量）時，它會恢復其原始形狀。
到目前為止，形狀記憶合金主要用於植入式醫療裝置，例如支架，支架可以在放置在動脈中並被體溫加熱後擴充套件到更寬的直徑。卡拉曼和馬總結說，東北大學開發的鐵合金可能允許更小的裝置或更大的運動範圍。
德克薩斯州農工大學的研究人員（他們沒有參與該材料的開發）寫道，這種新型合金結合了“高強度和超彈性應變、良好的延展性、高阻尼能力以及機械-磁耦合”。這意味著改進的超彈性合金的其他用途可能包括防爆保護、隔振和降噪。此外，在合金改變形狀時測量其應變可能有一天會被用於建立感測器，以指示支架何時失效或橋樑或其他結構何時承受過大的壓力。
當然，所有這些潛在應用都取決於研究人員找到一種方法來重複且經濟地複製具有一致性能的這種合金。
圖片 ©iStockphoto.com/ Dan Moore