一个好记忆是钱不能买的东西。记忆很快就会在许多类型的产品在未来设计和组装的方式中发挥关键作用。
工程师一直在尝试形状记忆合金和称为“智能材料”的形状记忆合金。它们在引入热量，应力，磁场或电压时改变它们的形状，强度或刚度。
智能材料“记住”它们的原始形状，可以返回它，为许多可移动功能开辟新的可能性，例如更换传统上用于激活汽车座椅，窗户和锁的电动机。汽车，航空航天，家电，医疗和电子工业技术有许多应用。
每周Autoline底特律电视节目的主持人John Mcelroy声称，智能材料将改变汽车的外观和感觉，因为它们将允许将功能设计为零件本身，从而实现创新的设计和提高效率。“由智能材料制成的执行器和传感器有可能提高车辆性能和燃料经济性，同时还能实现新的舒适性和便利功能，”他指出。
Mcelroy认为这些设备最终将取代传统电机和液压装置。智能材料有助于减轻重量，组件尺寸和复杂性，同时提高设计灵活性，功能和可靠性。此外，它们不受可能在电动机上造成严重破坏的水，水分，灰尘和其他元素。
最流行的形状记忆合金（SMA）是镍钛，其也称为镍钛诺。它的独特性质最初是50年前在美国海军军械实验室的工程师发现。其他SMA包括铜 - 铝 - 镍，铜 - 锌 - 铝和铁锰 - 硅。
“Shape-memory alloys excel in applications where traditional actuation technologies are poor, such as small-scale and tight integration packages,” notes Geoff McKnight, manager of the active materials and adaptive structures technologies department at HRL Laboratories LLC, an R&D facility that’s owned by Boeing and General Motors. “As an actuator, they are most commonly used in wire form as electrically activated (resistance heating), high-force, small-displacement tensile motors.”
麦克夜和他的同事目前正在追求下一代组件和系统中的SMA技术。“[我们] SMAS跨越基本物质机制和行为的制造和整合问题，”他解释道。“[我们]积极追求SMA的新颖应用，以及他们的强大，温度无关的控制，传感能力和寿命。”
工程师对智能材料感兴趣，因为它们提供了降低产品复杂性并减轻重量的方法。“从执行器技术的角度来看，SMA可以为传统的机电或气动驱动提供许多引人注目的优势，包括非常紧凑的尺寸，静音操作和低质量和成本，”麦克奈特。“这些优势允许新的智能组件提供与用户的交互和以前太昂贵或复杂的增强功能。
“在使用伪弹性效果形状记忆合金的替代使用 - 作为采用伪弹性效果形状的高度弹性材料，可以容纳典型金属的应变的最多20倍，使它们可用于包装和部署操作，例如血管支架，”添加麦克夜间。
Dynalloy Inc.是一家20岁的公司，该公司销售一系列称为Flexinol的SMA线，通过各种制造商用作执行器。Flexinol由镍钛合金制成。它缠绕在像传统电线一样的线轴上，直径为0.001至0.02英寸。Dynalloy声称，一个100米的Flexinol线轴可以取代约1000个电动机。当加热时，电线在其长度的2％至5％的任何地方合同，就像肌肉一样。
“就像一个灯泡一样，加热和冷却都会相当迅速出现，”杰夫布朗，节目经理解释说。“加热时柔性醇致动器线的收缩与普通的热膨胀相反，百分之百倍并对其小尺寸产生巨大力。运动发生在沉默，光滑和强大的材料中的内部固态重组。
“在正确的应用中，SMA可以比传统的电动机电磁阀，双金属，压电或石蜡执行器更便宜，更轻，更较小，更安静（两者是电气和声学），”棕色。“这项技术一直很快。我们的客户目前正在开展一些伟大的项目，该项目将在未来五年内亮相。“
许多应用程序
许多类型的制造商可以从形状记忆合金和聚合物中受益。工程师使用从汽车座椅到飞行玩具和手机天线的产品中的Flexinol到体育用品。
西门子公司使用洗碗机中的Flexinol将盐释放到水中，这减少了眼镜上的斑点。Insulet Corp.在其流体的Omnipod胰岛素泵中使用形状记忆线，其被糖尿病患者使用。结果，轻质，一次性产品不需要庞大的电动机或螺线管。
航空航天工业也在寻找新的SMA应用。通过使用Mather，Boeing，General Co.和Goodrich Corp.的工程师开发了一种可变的几何雪佛龙，可减少商用飞机发动机噪音。脚轮是机舱背面的锯齿形或锯齿形，发动机排气喷嘴，尖端略微进入气流的尖端。这会产生在每个脚轮处形成的涡流，增强相邻流量流的混合速率。当脚轮通过合适量增强混合时，喷射发动机噪声减少。
传统上，汽车制造商使用数百个电缆执行器，小型电磁电机和其他机械装置来调节镜子，座椅和头部;操作窗户和门锁;提升天线;并释放闩锁。许多这些组件可以用SMA替换。
其中一些应用涉及更换现有电机，例如显示器，锁和座椅控制，以及先前被动设备的自动化，例如锁存器。汽车行业中SMA的其他创新区域包括触觉界面，车辆入口，自动化HVAC组件和控制空气动力学。
“智能材料将改变我们的汽车和卡车的外观和感觉，”通用汽车公司的研究，开发和战略规划副总裁艾伦剧院“借助这些新材料，功能可以编程为启用创新设计，提高效率，新的和改进的功能将使我们的车辆更令人兴奋拥有和操作而不是过去的汽车。
“由这些材料制成的致动器和传感器有可能实现新的舒适性和便利性的功能，”Taub增加。“当通过降低车辆质量，部件尺寸和复杂性，提高设计灵活性，功能和可靠性时，它们可以提供显着的优势。
“形状记忆合金和聚合物中固有的性质具有在汽车先进材料领域中的游戏变换器，最终导致车辆子系统在损坏时可以自愈，或者可以设计改变颜色或外观，“Taub指出。
通用汽车工程师自20世纪90年代中期以来一直致力于SMA应用程序。到目前为止，已向汽车制造商发出了60项专利，并待了100多项其他专利。通用汽车发展研究实验室的Jan Aase表示，该技术可能首先在2013年的模型汽车中使用。
“我们预计它可以帮助我们减少车辆的重量，”Notes Aase。“由于形状记忆合金和聚合物，我们将在配备常规内燃机的汽车上达到8％至10％的燃油经济性增加。”
根据Aase的说法，潜在的通用汽车应用包括：
一种自适应内部抓握手柄，其自动从折叠位置呈现出折叠位置，以便更容易地进入车辆。
活跃的车辆表面，如空气坝和百叶窗，调整气流，改善空气动力学和性能。
引擎盖，门闩和手套盒释放允许更方便的进入。
形状记忆合金也将用于发动机舱中。通用汽车最近从美国能源部获得了270万美元的奖励，以建立一个原型系统，将从汽车排气中的废物中产生电力。
“当你加热拉伸的SMA线时，它会缩回它的酝酿长度，并且当它恢复下来时，它变得更加僵硬并且可以恢复到原始形状，”艾萨斯解释。“该线的环路可用于驱动发电机以对电池充电。
“在混合系统中，电能可用于对电池充电，”Aase指出。“在传统的发动机中，这可能甚至可能更换交流发电机，而不会在发动机上任何负载。”
Aase说，SMA热力发动机的想法已经存在了30年，但是已经建造的少数器件太大了，而且效率太低，无法使其值得。“在接下来的两年里，通用汽车工程师将与密歇根大学的智能材料协作研究实验室合作，创建一个工作原型。
医疗设备工程师也对智能材料，特别是形状记忆聚合物的潜力感到兴奋。
“这些材料”能力积极地模塑对人体骨骼和组织的能力将使它们在几种类型的重建手术中有用，“格鲁吉亚理工学院材料科学与工程教授说。“您可以将设备插入位置或尺寸的理想位置，然后将其转换为适合功能的形状。”
胆量和他的同事开发了一种形状记忆产品，非常适合矫形应用，如膝盖替代品。传统上，医生在骨中钻隧道，然后将肌腱锚固到具有塑料或金属螺纹的隧道中，这些螺纹通常侵入和损伤组织。然而，形状记忆聚合物与肌腱一起配合到外科隧道中，围绕细腻的肌腱围绕肌腱将其固定到位。
“医学中使用的大部分材料是无活性的，例如钛，不锈钢，聚氨酯和丙烯酸，”胆量。“他们无法回应任何东西。相比之下，我们的材料是机械活跃的 - 它们通过改变形状来响应人体。“
除了膝关节外，胆道还可以使形状记忆聚合物能够实现微创椎间手术。因为材料很艰难，它可以伸展到远端并支持大量的重量，如天然脊椎盘。“这将改善脊柱中使用的人造磁盘的可交付能力和寿命，”胆量。
格鲁吉亚技术工程师还设计了一种形状记忆聚合物支架，可以压缩并通过体内的微小孔进料到封闭的动脉中，就像传统的金属支架一样。体温触发聚合物的膨胀成永久形状，导致无辅助医疗装置的自然部署。一种
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