具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料——-记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.     

铁电马氏体中的电致形状记忆效应

与温度驱动形状记忆的缓慢响应及磁场驱动形状记忆的巨大体积相比较,电场驱动形状记忆具有响应快和体积小的优点.但是,基于传统反压电效应的电场驱动形状记忆由于变形量较小而收到限制.本研究表明,通过运用基于点缺陷短程序对称性遵循的普适性原理的可逆畴翻转机制,可以在铁电马氏体中获得巨大的电致形状记忆效应;其产生的变形量理论上是反压电效应所产生变形量的几十倍.采用原位畴观察实验给出了可逆畴翻转的直接证据.并且,在铁电多晶陶瓷中也获得了这种大的电致形状记忆效应.这种效应在很宽的频率范围内都很稳定,在疲劳测试中也显示了很好的可靠性.运用这一新的电致形状效应有望制备出新一代非线性驱动器材料.     

铁电马氏体中的电致形状记忆效应

与温度驱动形状记忆的缓慢响应及磁场驱动形状记忆的巨大体积相比较，电场驱动形状记忆具有响应快和体积小的优点。但是，基于传统反压电效应的电场驱动形状记忆由于变形量较小而收到限制。本研究表明，通过运用基于点缺陷短程序对称性遵循的普适性原理的可逆畴翻转机制，可以在铁电马氏体中获得巨大的电致形状记忆效应；其产生的变形量理论上是反压电效应所产生变形量的几十倍。采用原位畴观察实验给出了可逆畴翻转的直接证据。并且，在铁电多晶陶瓷中也获得了这种大的电致形状记忆效应。这种效应在很宽的频率范围内都很稳定，在疲劳测试中也显示了很好的可靠性。运用这一新的电致形状效应有望制备出新一代非线性驱动器材料。     

形状记忆合金及其在医学中的应用

介绍一种新型智能材料———形状记忆合金 ,包括其主要性能及应用 ,着重阐述NiTi形状记忆合金在医学领域的应用状况。     

用于形状记忆材料研究的中子衍射原位温度加载系统

配合中国工程物理研究院的中子衍射应力谱仪开展形状记忆材料的相关研究,设计了一套原位温度加载系统。该系统可为测量样品提供25~800℃温度环境,温度控制器采用大林改进算法,有效地消除了温度过冲问题。该系统已开展了多次带束测试,结果表明其结构设计适用于中子衍射实验,温度控制在上升阶段无超调、稳态误差为±1℃,满足形状记忆材料的温度加载实验要求。     

具有形状记忆效应的反铁电材料的制备及其相变行为的研究

研究表明，铁电与反铁电材料在形状记忆方面与合金具有相似的性质，用变温Ｘ射线衍射来研究Ｐｂ０．９７Ｌａ０．０２（Ｚｒｏ０．６５Ｔｉ０．１０Ｓｎ０．２５）Ｏ３在升温过程中的相变并测得在相变的同时晶面间距ｄ有明显的跳变。还用相变潜热测量（ＤＳＣ）与电滞回线测量证实了在各个温区的相     

Ni54Fe19Ga27单晶的形状记忆和超弹性

本文研究了单晶Ni₅₄Fe₁₉Ga₂₇不同方向的形状记忆效应、超弹性和磁性. 研究发现,单晶样品具有良好的双向形状记忆效应.不同晶体学方向的相变应变随着热循环次数的变化而改变. 在外应力作用下,通过应力诱发马氏体相变,样品在[001],[110],[111]方向分别产生了3.3%, 2% 和3%的可回复应变平台.磁性测量结果表明马氏体的磁晶各向异性能约为4.8× 10⁵ erg/cm³,远远小于变体孪生所需机械应力能,因此磁场的作用是使磁矩发生转动而不是使孪晶界移动, 成功揭示了不能在NiFeGa中获得大磁感生应变的物理根源.     

周期性多层膜合金化制取的TiNi形状记忆薄膜的室温微结构特征

用掠入射X射线衍射及X射线反射对磁控溅射制取的等原子比Ni／Ti周期性多层膜晶化热处理 后的TiNi形状记忆薄膜室温微结构进行了研究.TiNi形状记忆薄膜在深度方向的相分布和元 素分布是不均匀的，都是一种多层结构.室温下其微结构特征为最外层是Ti氧化膜，再下层 是Ti₃Ni₄,B19’马氏体相和少量的B2奥氏体相的三相混合物，靠近 基体为主要相成分马氏体，最后是Ni和Si界面反应层.X射线反射率的拟和结果显示薄膜微结 构的分析是合理的.薄膜中相深度分布的不均匀性主要是动力学因素决定的. 关键词： 相深度分布 形状记忆 TiNi 多层膜     

哈斯勒合金Ni-Mn-Ga的马氏体相变和磁增强双向形状记忆效应

通过研究铁磁性金属间化合物Ni_2+xMn_1-xGa(x=-0.1,0,0.08,0.13,0.18,0.2)和Ni_2-xMn_1+x/2Ga_1+x/2(x=-0.1,0,0.04,0.06,0.1)两个系列多晶样品的交流磁化率随温度的变化行为,得到了化合物在不同组分下的马氏体相变温度TM和居里温度T_C.发现随着Ni成分的增加,前者的马氏体相变温度T_m增加,而居里温度T_C降低,后者的马氏体相变温度T_m和居里温度T_C均是先增大后减小.报道了T_m在室温附近的单晶样品Ni₅₂Mn₂₄Ga₂₄的磁场增强双向形状记忆效应.发现伴随着马氏体相变,样品在[001]方向可产生1.2%的收缩.如果在该方向施加1.2T的偏磁场可以使该应变值增大到4.0%.而垂直于[001]方向施加1.2T的偏磁场时,在[001]方向产生1.6%的膨胀.阐明了产生大应变的原因并非相界移动,而是单晶的杂散内应力小和外加磁场通过孪晶界移动使马氏体变体重组的共同结果. 关键词： 形状记忆效应 马氏体相变 2MnGa')" href="#">Ni₂MnGa     

Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的两步热弹性马氏体相变及其应力应变特性

对具有两步完全热弹性的Ni_53.2Mn_22.6Ga_24.2单晶的物性采用多种测量手段进行了表征,特别研究了不同温度下的应力-应变特性.研究表明,热诱发的中间马氏体相变应变远大于马氏体相变应变.在较低的形变温度下,沿单晶母相［001］方向的压应力诱发的是两步马氏体相变,材料表现出赝弹性;在较高的形变温度下,只能观察到一步马氏体相变,材料展现出完全超弹性特性.此外,利用热力学理论分别计算了诱发马氏体相变和中间马氏体相变的临界应力与形变温度的关系,与实验测量得到的结果相符. 关键词： 马氏体相变 形状记忆效应 应变 超弹性     

U-6Nb合金机加过程中的塑性变形及其消除方法

国外早在20世纪80年代初就已发现U-6Nb合金在机械加工过程中的尺寸不稳定性问题，并认为该现象可能是由于该合金所具有的高密度孪晶、低屈服应力及热弹性马氏体相变等特性共同作用的结果。结合U-6Nb合金的组织结构、机械加工工艺及热处理工艺，探讨U-6Nb合金在机械加工过程中产生塑性变形的原因并利用其具有形状记忆效应这一特性，采用200℃时效的方法探索其变形的消除方法。     

周期性多层膜合金化制取的NiTi形状记忆薄膜的相深度分布

用掠入射X射线衍射对磁控溅射制取的等原子比Ni/Ti周期性多层膜晶化热处理后的相深度分布进行了分析. Ni-Ti形状记忆薄膜在深度方向的相分布是不均匀的,表现为靠近外表面是Ti3Ni4沉淀相、马氏体相和少量奥氏体相的三相混合区,靠近基体是单一的马氏体相区,薄膜和基体发生了界面扩散与反应. 周期厚度对薄膜的相深度分布有一定影响.     

具有双网络结构高强度和形状记忆水凝胶

本文将形状记忆功能引入到双网络水凝胶设计之中.首先合成了聚乙二醇-聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵/聚（丙烯酰胺-co-丙烯酸）（PEG-PDAC/P（AAm-co-AAc））双网络水凝胶,其中第一套网络由交联的聚乙二醇（PEG）链组成,包埋着聚电解质聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDAC）;第二套网络由丙烯酰胺（AAm）和丙烯酸（AAc）的共聚物交联组成,交联剂为N,N''-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）.结果表明,双网络水凝胶显示出高强度的特点,其断裂应力和韧性分别达到了0.9 MPa和3.8 MJ/m³.和传统地利用中性高分子作为柔软和韧性的第二套网络相比较,本文选择将具有弱电解质特性的丙烯酸单体引入到第二套网络中,利用丙烯酸与三价铁离子的络合作用,成功地赋予水凝胶在氧化环氧反应条件下的形状记忆功能.结果表明,只要巧妙地引入响应性单体,高强度和形状记忆这两种最重要的特性可以同时被引入到双网络水凝胶的设计之中.     

Ni-X-In(X=Mn,Fe和Co)合金的缺陷稳定性和磁性能的第一性原理研究

Ni-Mn-In是一种新型的磁控形状记忆合金, 它通过磁场诱导逆马氏体相变实现形状记忆效应. 实验中常围绕化学计量比Ni₂MnIn合金进行成分调整, 以获得适宜的马氏体相变温度与居里温度, 在这个过程中必然会产生多种点缺陷. 本文使用量子力学计算软件包VASP, 在密度泛函理论的框架下通过第一原理计算, 系统地研究了非化学计量比Ni-X-In(X=Mn, Fe 和Co)合金的缺陷形成能和磁性能. 反位缺陷中, In和Ni在X亚晶格的反位缺陷(In_X和Ni_X)的形成能最低, Ni和X反位于Y的亚晶格(Ni_Y和X_Y)得到较高的形成能. 因此, In原子可以稳定立方母相的结构, 而X原子对母相结构稳定性的影响则相反; 空位缺陷中最高的形成能出现在In空位缺陷, 再次肯定了In原子对稳定母相结构的作用. 此外, 详细研究了点缺陷周围原子的磁性能以及电荷分布. 本文的计算结果在指导实验中的成分设计和开发新型磁控形状记忆合金方面具有重要意义.     

高场水冷磁体上的高精度热电测量装置

拓扑材料是凝聚态物理近些年的一个重要研究领域. 在对拓扑材料的研究中, 利用较强的磁场可以观测到高度局域电子态中出现的新奇量子态与物理效应. 热电效应是指受热材料中的载流子随着温度梯度由高温区往低温区移动时, 所产生的电荷堆积的一种现象. 热电效应是探究强磁场下拓扑材料反常物性的一种非常有效的手段. 然而关于拓扑材料热电效应在强磁场下的研究较少, 这主要是因为水冷磁体上缺乏热电效应的相关表征手段.本文针对水冷磁体在工作时机械振动很强且变场速率快的特点, 改进了传统的热电测量装置, 实现了在水冷磁体中32 T 磁场下高精度的热电测量. 通过对拓扑材料 ZrTe5 和 ZrSiSe 的热电效应进行测量, 验证了该装置的有效性.     

Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理,对Hg₂CuTi型Mn₂NiGe的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应等进行了计算.计算结果表明: 1)在由立方结构至四方结构的转变中,在c/a约为1.34处存在一个稳定的马氏体相;2)在奥氏体态和马氏体态下,Mn原子均是Mn₂NiGe总磁矩的主要贡献者,但Mn(A),Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn₂N 关键词： 第一性原理 磁性形状记忆 四方变形 马氏体相变     

热电材料的热输运调控及其在微型器件中的应用

热电能量转换技术是一种利用材料实现热能和电能直接相互转换的清洁能源技术.热电材料的性能是决定热电转换效率的关键因素,而热电材料的性能优化涉及电输运和热输运性能的协同优化.文章介绍了近期热电材料中热输运的调控机制和方法,其中重点论述了基于原子分子层次调控热传导的宽频声子散射效应和横波阻尼效应,以及低维结构和复合材料中的基于纳米微米尺度的微结构调控.最后介绍了室温附近热传导的调控机制及其在高效微型热电器件研发中的应用和进展.     

钛（锆、铀）-氢体系氢同位素效应

钛和锆是两种性能优良的贮氢材料,在氚工艺中常作为膜材料贮存氚气或氘氚混合气,而铀通常作为氘氚原料气的气源材料使用,因此,这几种金属材料与氢作用时的同位素效应对产品性能将有很大的影响,有必要进行深入研究。     

Hg2CuTi型Mn2NiB磁性形状记忆效应的理论预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法,分别计算了Hg2CuTi型Mn2NiB的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应、温度特性．计算结果显示：在由立方结构至四方结构的变形中,在c/a约为1.33处出现一个能量局域最小值,表明该处存在一个稳定的马氏体相;在奥氏体态和马氏体态下,Mn2NiB的总磁矩均主要由Mn原子提供,但Mn(A)、Mn(B)原子磁矩呈反平行排列且值不等,因而Mn2NiB合金均表现为亚铁磁结构,总磁矩分别是1.736 （奥氏体态）和0.974 （马氏体态）;在奥氏体态和马氏体态下,在费米面附近的总态密度主要由Mn(A)-d、Mn(B)-d的投影态密度决定,但两者在费米面附近交叠都很少,说明Mn(A)、Mn(B)原子之间的d-d直接交换作用均很弱,Mn(A)与Mn(B)之间磁矩的亚铁磁耦合正是由这种弱的d-d直接交换作用来维持．基于以上的计算结果,我们预测Mn2NiB具有磁性形状记忆效应．     

光栅局域调控二维光电探测器

近年来,二维材料独特的物理、化学和电子特性受到了越来越多的科研人员的关注.特别是石墨烯、黑磷和过渡金属硫化物等二维材料具有优良的光电性能和输运性质,使其在下一代光电子器件领域具有广阔的应用前景.本文将主要介绍二维材料在光电探测领域上的应用优势,概述光电探测器的基本原理和参数指标,重点探讨光栅效应与传统光电导效应的区别,以及提高光增益和光响应度的原因和特性,进而回顾光栅局域调控在光电探测器中的最新进展及应用,最后总结该类光电探测器面临的问题及对未来方向的展望.