Metal Foam Has a Good Memory
http://www.physorg.com/news117214996.html
December 18, 2007
在商業化材料的世界中，更輕、更便宜，尤其這些屬性還伴隨著優異的強度與特殊特性時，通常代表更好，例如某種材料因物理力或磁力而變形後，擁有記得其原來形狀的能力。
某種新類型的材料稱為「磁力形狀記憶泡沫（magnetic shape-memory foams）」由二個研究團隊所開發。這些團隊分別由 Boise 州立大學的 Peter Mullner 與西北大學的 David Dunand 所領軍，均由 NSF 提供經費。
這種泡沫由鎳--錳--鎵合金所構成，其結構有點類似瑞士乳酪，在細薄、彎曲的材料支柱（struts）之間有著空無一物的小空間。這種支柱有竹子般的晶粒（grain，譯註：詳見原站圖片）結構，在施加磁力時，可拉長或應變（strain，應力）達 10%。應變指的是材料在負荷下變形的程度。
在此例中，力來自於磁場而非物理性負載。來自於磁場的力能施加到很長的範圍，讓它們在許多應用中都佔有優勢。這種合金材料在磁場消失時能夠維持它的新型狀，但是當磁場旋轉 90 度後，這種對於磁性相當敏感的原子結構會恢復到它原本的形狀 -- 這種現象稱為「磁力記形」。
大規模製造此合金材料的單晶，在商業化的實踐上太過緩慢與昂貴 -- 這是寶石之所以如此貴重的原因之一 -- 故研究者製造多晶（polycrystalline ）合金，那包含許多小結晶體或晶粒。傳統的多晶材料，由於每個晶粒邊界間的物理限制，並無孔洞且展現近乎為 0 的應變。
相較之下，單晶因為沒有內部的邊界，故能展現較大的應變。藉由將空間引入多晶合金中，研究者製造出一種多孔材料，那具有較少的內部物理性限制，並展現出一種適當地大程度應變。
研究者把融化的合金倒入一塊多孔的鋁酸鈉（sodium aluminate）鹽中創造出這種新合金。一旦材料冷卻後，他們以酸將鹽溶濾掉，留下大規模的空間。研究者接著將多孔合金暴露在一個旋轉磁場下。在每旋轉 1000 萬次之後，其所達成的張力程度與目前所使用的最佳磁力致動器（magnetic actuators）一致，而且 Mullner 與 Dunand 預期，在更進一步最佳化泡沫的結構後將能顯著改善其應力。
"最好的合金材料先前就已知道，不過對於形狀記憶的應用並不是相當有效率，" Dunand 說。"這種材料的多孔天性擴大了形狀改變效應，讓它成為微小移動控制裝置或無可動零件之生醫幫浦的優良候選者。"
NSF 計畫主管 Harsh Deep Chopra 表示同意。"這是第一種能夠展現磁力形狀記憶的泡沫 -- 它在需要大應力與輕重量的地方，例如太空應用與汽車，有很大的應用潛力。這些材料因其泡沫狀架構以及為材料發展提供一種可維持的方式，故能以更少的材料做更多事。"
※ 相關報導：
＊ Metal Foam Has a Good Memory - NSF
http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=110901&org=NSF&from=news
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