书城自然科学物理中的奥秘
36432800000038

第38章 金属也有记忆力

“金属具有记忆功能?这怎么可能呢?!”近些天来,鲁明一直被这个问题所困扰。这到底是怎么回事呢?事情还得从头说起。

鲁明是一个技校的尖子生,最近他们到实验工厂去上实验课,老刘师傅在给他们介绍有关合金的时候,还特别隆重推出了一种具有记忆能力的合金。

“合金怎么会有记忆能力呢?”鲁明和他的同学们对此表示怀疑,但由于自尊心在作怪,他又不便于去问,这个问题总是放在心上。在鲁明的记忆中,人是具有记忆能力的:80岁的奶奶,至今还记得60多年前的事情;6个月的侄子带出门,能认识自己的家。动物也有记忆能力,家养的猫、狗、鸽子,都能认识主人,认识回家的路。他还看过动物表演,狗通过训练可以“识”字,可以算算术。海豚经过训练可以在水上表演各种动作。一只蚂蚁找到可吃的东西后,立即返回报信,并能带着“大部队”来搬运食物。还有摹仿人的电脑,也具有记忆功能,只不过这种记忆是人通过程序设计的。

鲁明弄不懂“合金记忆”的问题,其实,只要他谦虚一点,问一问他的师傅,问题就会迎刃而解。可是他缺乏这样的勇气,所以在别无选择的情况下,他只有到书中去寻找答案。

20世纪70年代时,前苏联要把航天飞行器上的一些“大块头”的部件送上天去。比如,有一种很大的抛物天线,这种天线有近100立方米的空间,这么大的“家伙”展开时,用什么样的火箭也难以盛放,为了解决这一矛盾,科学家想到了“记忆合金”,用这种记忆合金制成天线,在低温时将它折成小团放入火箭里,飞到太空后,在阳光下天线一晒热就立即展开,变成原来定型的形状,开始正常工作。合金在人为的温度下,能改变自己的形状,但在适合的温度下,又恢复到原来的状态,这就是合金的“记忆功能”,这使科学家们插上想象的翅膀,于是在短短的几十年的时间里,涉及到众多领域内的一大批元件和装置问世。美国发明家奇韦?班克斯,通过多年的努力,研制成功的形状合金发动机,更是在国际科技界引起了极大的轰动,并被命名为班克斯热机,这种热机,具有特殊的功能,它是由1个可以作水平旋转的轮子和2个水槽组成。班克斯将形状记忆合金丝制作成“U”字形,一端固定在轮子的辐条上,另一端可以在传动杆上滑动。有2个盛水的水槽位于轮子下方,温度不一样,1个槽内水温50℃,另1个槽内水温25℃,当U形记忆合金丝从冷水进入热水时,合金丝凭着自己的“热记忆”自然弹开,弹力有一部分沿着轮子切线方向作用,因而能驱动轮子转动。但当弹开伸直的合金丝回到冷水时,凭着合金丝的记忆,又恢复到原来U字形。这种具有双向记忆的轮子,转了几十万转之后,也不见转速减慢,这正是合金记忆的绝妙之处。

形状记忆合金的“头脑”十分简单,记忆力也是很有限的,它只能在一定的条件下,记住自己原来的形状,离开了记忆范围的温度,它就会任人摆布,但加热到一定的温度时,它就会突然清醒过来,“想起”自己原来的样子,并立即恢复本来面目。形状记忆合金也会有点变化,这有点像“猪八戒”,偶尔也能变一两招,但变不好。形状记忆合金有两种变化:一种是单向记忆,它只能记住高温时的形状,在低温时就会改变形状,可是达到一定高温时,就会立即恢复原状;另一种是双向记忆,它既能记住高温形状,又能记住低温时的形状。

记忆合金在现代工业和航天技术上能够充分地发挥潜能,比如,用记忆合金制成的销子,只要插入孔内,加热一下,它的叉子就会自动分开,把物体牢牢地固定住,既不用锤子,也不用其他工具,方便快捷。最近上海市第一人民医院用一个小小的记忆U型夹自然缝合血管。这是一个仅有2毫米长的U型夹子,是由一种特殊的记忆钛镍合金制成。夹子在37℃时制成环状,但它在常温下呈U型。医生在手术时,当U夹置入人体,温度达到37℃时,会记忆的U型夹便自动闭锁,恢复到37℃时设定的形状。所以在手术台上,当U夹在针线的牵引下穿过血管后,医生只要把引线剪断,U夹便自动锁闭成环状,省去了原来穿针引线和打结的麻烦。