能源開發是形狀記憶合金一個重要的應用領域。利用形狀記憶合金在加熱和冷卻時的形狀變化的性能，能夠把低品位熱能，如熱排水、地熱、太陽能等直接轉化為機械能而加以利用。根據這一原理，已研制成功多種熱機，加速了熱機的小型化和輕便化。

近年來，世界各國研究人員正在開發的記憶功能材料主要有形狀記憶、溫度記憶以及色彩記憶等多種，其中以形狀記憶合金材料發展最為迅速。由于形狀記憶合金材料在汽車、機器人、能源開發、醫療器械及家用電器等領域具有優越的性能及廣闊的應用前景，因此它已成為21世紀重點開發的新材料之一。

狀記憶合金是人們最早發現的記憶功能材料。早在20 世紀50 年代初期，美國伊利諾斯大學專家在試驗中偶然發現金—鎘合金具有記憶形狀的功能，繼而又發現銦—鉈合金也有類似的記憶效應，但因其造價昂貴而未引起重視。直到1963 年，美國海軍武器研究所在研究鎳—鈦合金性能時又偶然發現該合金具有明顯的形狀記憶效應，同時還具有許多其他金屬所不具備的獨特優點，如優良的超彈性、耐腐蝕性和防振性等，從而引起了人們的重視，并開始對其進行研究。近年來，形狀記憶合金隨著科學技術的迅速發展而嶄露頭角，現已開發出幾十種具有形狀記憶功能的合金。目前已投入實用的形狀記憶合金主要有鎳—鈦系、銅系和鐵系或（不銹鋼系）三大類。

形狀記憶合金的開發
1. 鎳—鈦系形狀記憶合金
鎳—鈦系合金是形狀記憶合金材料中性能最優越而且用途最廣的一種。鎳—鈦系合金的延展性、形狀記憶強度、應變、耐蝕性、電阻及穩定性均較好，但其成本高。這類合金的形狀記憶行為有單向和雙向兩種，其呈現記憶行為的溫度范圍可借助合金的改良而加大或縮小。近年來，許多國家正致力于開發一系列改良型鎳—鈦合金，通過添加其他元素進一步改善其性能，并降低其成本。如添加銅或釩、鋁、鉻、鋯和微量鈣可大大改善其韌性、加工性和切削性；又如，在鎳—鈦—銅系合金中添加稀土元素和硼、硅、磷、硫等元素，可獲得恢復特性顯著提高的形狀記憶合金。日本住友電氣工業公司在鎳—鈦合金中添加銅（或鋁、鋯、釩、鈷、鐵）元素后，經表面處理后拉絲，即可制得色彩漂亮的形狀記憶合金絲，以滿足對其裝飾性的要求。日本坎托克公司研制的一種鎳—鈦合金絲直徑只有頭發絲的一半，具有良好的復合性和可編織性；同時，這種合金富有彈性，對熱又十分敏感，因此在汽車閥門、熱水器、水量調節閥、小型電熱調節器以及胸罩等方面得到廣泛應用。

2. 銅系形狀記憶合金
銅系形狀記憶合金比鎳—鈦記憶合金更便宜且容易加工成型，因此頗具發展潛力。但銅系形狀記憶合金的強度不如鎳—鈦記憶合金，反復受熱的形狀記憶能力也衰減較快。為了提高銅系記憶合金的機械性能，可添加微量的鈦、錳、鋯。銅系形狀記憶合金中性能最好、應用最廣的是銅—鋅—鋁合金。銅—鋅—鋁合金的導熱率高且對溫度變化敏感，可用于制作熱敏元件。美國和日本等國將銅—鋅—鋁合金應用在溫室和育苗室等天窗自控開閉器上，以自動調節室溫。但銅—鋅—鋁合金的電阻率比鎳—鈦合金小，因此不宜用于通電升溫場合。通過在銅—鋅—鋁合金中添加鐵或硅等元素，可提高其耐腐蝕性能。日本東京一家公司開發成功一種具有色彩記憶效應的銅—鎳—鋁合金，該合金在溫度變化時會產生紅色、金黃色轉變，因此可廣泛應用于制作工藝美術品、裝飾品、玩具及家電用品等。

3. 鐵系形狀記憶合金
鐵系形狀記憶合金成本低廉，原料豐富，更具有競爭力。已經開發的鐵系形狀記憶合金有鐵—錳合金、鐵—鉑合金以及不銹鋼系形狀記憶合金等。通過在錳合金中添加硅，可獲得具有良好形狀記憶效應的鐵—錳—硅合金。鐵—錳—硅合金的強度高，但耐腐蝕性較差。而在這種合金中添加鉻，則可大大提高耐腐蝕性。鐵系形狀記憶合金目前已在制作管接頭、鉚釘之類連接件以及夾具等方面獲得廣泛應用，不僅便于人們安裝和操作，而且安全可靠，是很有發展前途的功能材料。

日本新開發的不銹鋼系形狀記憶合金，不僅形狀恢復特性和耐蝕性優異，而且具有很好的切削加工性和耐高溫氧化性。它的化學成分除了含有鉻、錳、硅和鐵主要成分外，還含有一定量的鎳或鈷、銅、氮等元素。這種不銹鋼系形狀記憶合金可以采用傳統的煉鋼爐熔煉, 并且可以利用普通方法制成成品, 應用范圍很廣。

形狀記憶合金的應用
形狀記憶合金由于具有許多優異的性能, 因而廣泛用于自動控制裝置、機器人、汽車工業、能源開發、醫療衛生以及日用消費品等領域。

1. 用于汽車、機器人及能源開發等自動控制
形狀記憶合金具有溫度傳感器的功能，同時其外形恢復時作功，又有執行元件的功能，因此應用于溫度傳感器及執行元件上，其自動控制非常靈敏。形狀記憶合金使用最多的是制動器。目前，在汽車工業上使用的形狀記憶制動器已達一百多種，主要用于控制引擎、傳送、懸吊等，以提高安全性、可靠性及舒適性。形狀記憶合金在汽車手動傳動系統的防噪裝置以及發動機燃料氣體控制裝置上也得到應用。形狀記憶合金的記憶效應和超彈性效應可應用于位移感測器以及工業用機器人制動器上。形狀記憶合金制動器在機器人上的應用已獲得可喜成果。利用形狀記憶合金彈簧與其合金絲可裝配成小型機器人，控制合金的收縮可操縱機器人手指的張開、閉合以及屈伸等動作。合金元件靠直接通入脈沖變頻電流控制機器人的位置、動作及動作速度。因形狀回復力受控于電流大小，故動作起來很像生物體的肌肉動作。

此外，能源開發是形狀記憶合金另一重要的應用領域。利用形狀記憶合金在加熱和冷卻時的形狀變化的性能，能夠把低品位熱能，如熱排水、地熱、太陽能等直接轉化為機械能而加以利用。根據這一原理已研制成功多種熱機，加速了熱機的小型化和輕便化。

2. 用于牙科及血管疾病醫療器
形狀記憶合金所具有的超彈性以及與人體相容性好、無毒等特點，使之在醫療上的應用取得可喜的進展。

在牙科上，可用形狀記憶合金制作人造牙根、牙列矯正及牙套等。將假牙固定在一個鎳—鈦合金牙齦上，假牙齦下面是雙層合金根片；通過手術直接在低溫狀態使雙根片捏合在一起植入牙床的鄂骨內，在體溫作用下雙根片逆變又恢復成原八字形，從而牢固地固定在鄂骨內。這種人造牙根耐蝕性和人體相容性都很好，在牙科中已廣泛應用。此外，形狀記憶合金還用作齒列矯正絲，它比用不銹鋼絲制作的更為優越。記憶合金的超彈性卡子在很長時間內仍能保持彈性，不必因彈性松弛而更換新的，又因其能長時間地維持彈性，從而可縮短療程。形狀記憶合金也用于制作牙套，它能隨著兒童牙齒的發育而自動改變，從而減輕戴假牙套不適而帶來的痛苦。

用鎳—鈦形狀記憶合金制作的血管疾病醫療器具有很多優點。如，用形狀記憶合金制作的血管栓塞清除刀，在低溫下加工，使其呈卷筒狀，插入患者血管后，待溫度升到體溫時因形狀記憶效應刀刃自動平展，通過轉動即可清除血管栓塞或沉積物。醫學專家還用形狀記憶合金絲與銀絲結合做成夾具，成功地進行腦動脈瘤的切除手術。

3. 用于家用電器
形狀記憶合金還廣泛應用于食品加熱器、空調器及電飯鍋等家用電器中。日本夏普公司使用形狀記憶合金元件控制食品加熱器的微波加熱和對流加熱的轉換，使食品加熱器的體積和重量都大大減小，成本降低2/3。又如，日本松下電器公司用形狀記憶合金制造的兩用空調機風向轉換裝置，其風門換向動作十分靈敏：當風溫在32 ～ 37℃時向下吹；風溫降到25 ～ 32℃時自動改為水平方向吹。這種裝置性能穩定、輕便、造價低，風門啟動無噪音，深受用戶歡迎。形狀記憶合金還廣泛用于制作電飯鍋恒溫器，溫度升高時會自動開啟，斷開電路；溫度下降到一定程度又會接下電源而起到自動保溫作用。

形狀記憶合金正邁向商品化
近年來，利用各種形狀記憶合金生產的“記憶”商品開始風靡市場，越來越的“記憶”商品進入人們的日常生活，形狀記憶合金的應用正進一步邁向商品化。日本一家日用品公司生產的“記憶”胸罩投放市場后立即受到婦女青睞。這種胸罩是用一種又細又軟的鎳—鈦形狀記憶合金絲制成的，比傳統的胸罩更為輕巧、柔軟、富于彈性、感覺舒適，其最大優點是洗滌后即使變形也能靠人體溫度傳感使之發揮記憶功能而恢復原狀。

日本古河電氣工業公司生產的形狀記憶合金眼鏡架，能隨鏡片伸縮而改變形狀，始終與鏡片緊密結合。該公司還利用形狀記憶合金的特殊性能制造可以改變發型的玩具娃娃。娃娃的頭發是用銅系形狀記憶合金絲制作，發型能隨溫度的變化而變化，因而備受孩子們的寵愛。日本一家皮鞋廠商推出世界上第一種采用形狀記憶合金的皮鞋，不僅輕柔合腳，而且有效地防止了皮鞋變形。

能源開發是形狀記憶合金一個重要的應用領域。利用形狀記憶合金在加熱和冷卻時的形狀變化的性能，能夠把低品位熱能，如熱排水、地熱、太陽能等直接轉化為機械能而加以利用。根據這一原理，已研制成功多種熱機，加速了熱機的小型化和輕便化。