揭秘秦始皇陵出土青铜剑为何千年不腐，被压弯后还能自动恢复原形

2019-04-30 14:51:00 作者：本网整理来源：网络资料综合整理分享至：

青铜是我国比较早掌握的一种材质，所以古代很长一段时间，青铜器都占据着主导地位，很多作战装备也都是青铜材质，所以在考古的时候，也出土了不少青铜期间。在我国的考古史中，有两把比较有名气的青铜剑，来自勾践和夫差，但是中国历史这么多年，除了这两把剑比较令人惊讶之外，在秦始皇陵当中也曾有把青铜剑让专家惊叹。

从上世纪七十年代，我国发现了兵马俑开始，对秦始皇陵的每一次探索都有很多意外惊喜，在1994年的时候，这里出土了一批青铜剑，虽然在地下已经埋藏了上千年，但却在出土的时候依然像新的一样有光泽，周身没有看到一点腐蚀的痕迹，而且用起来也还是相当锋利。专家在这些青铜剑上发现了一层铬盐化合物，这对剑身起到了很好的保护作用，所以才会使它们出土的时候没有受到任何损伤。要知道这项技术外国再造还是在上世纪就是年代才实现的，所以这个结果一出来，在全世界都引起了轰动。

当然在出土这些青铜剑的时候，还有一把比较意外。当时在一号兵马俑当中地一个过洞里发现了一把青铜剑，只是专家在准备将其拿出来的时候，却皱起了眉头，因为这把剑上面被重物压着，已经产生了很大的弯度，显然是在入葬的时候被压到，但是在专家将上面的东西移走之后，这把青铜剑却慢慢反弹回来，虽然说上面还有一些痕迹，但基本上已经恢复到了原来的模样，这样的怪事让在场的专家也非常诧异，那个时候的冶炼技术已经这么高超了？

当然这一现象在现在我们是可以解释的，就是特殊形状记忆效应，就像我们用于较真牙齿的金属牙套一样，它自己有金属记忆功能，只要偏离原来的形状，它可以实现自动修正。关键是这个技术最早是被哈佛大学的科学家发现的，直到上世纪六十年代才开始出现在航天等重大领域中，而发现也顶多是在三十年代，秦朝居然就能有这样的工艺技术，这不得不为老祖宗鼓掌了。

当然专家也对这把青铜剑的成分进行了研究，这里面是一种铜铁合金，其中还包含了锰、矽这样的元素，确实可以成为记忆合金，加上表面的防氧化处理，这些青铜剑才能带来这么多震撼。

延伸阅读

大揭秘：形状记忆合金为什么会有“记忆”！

人有记忆，不稀奇，但是金属竟然也有记忆，这就神奇了！形状记忆如何拥有“记忆”？请看本文。

每个人理所当然的会记住各种有用的事情。长相、名字、住址，名人面孔、家庭成员生日，也许你还会说一两种外语。然而，人们惊奇的发现无生命物体也能有一种记忆性。金属汤匙中的原子几乎一直保持在同一个地方：一旦形成勺子，永远是勺子。你可以用钳子把勺子掰弯，它就变成面部全非的金属片。但是如果勺子用记忆合金做的，那勺子形状记忆不会消失。如果再次加热，它会神奇地变成原来形状！形状记忆神奇材料最广为人知的应该是“坚不可摧的”眼镜支架和胸罩内的金属架，但是其实它们有着各种各样的神奇用途，尤其在医学和航天领域。

弹性与塑性

如果知道一点材料学知识并知道当拉伸或挤压材料，材料的应力应变情况，这将对理解形状记忆概念有所帮助。

像汤匙这样的固体，除非施加应力，否则它一直保持着勺子形状。这毫不意外！因为本质上意味着“固体”。用一个足够大的力，一个物体总是会改变形状或变形；它具体变成什么样取决于材料。某些材料是脆性的，而且根本不会改变形状。如果勺子是玻璃或者木头制成的，弯曲的次数过多就会断裂成碎片。

如果它是由厚橡胶制成的，在拉伸或挤压时会有微小变形，然而当移走施加应力的瞬间，它就会恢复到原来形状。这种行为定义为弹性：物体在外力作用下发生形变，外力撤销时则恢复到原来形状，我们说它是弹性的，并且完全可逆的拉伸过程是弹性变形。我们经常谈论“弹性”，仿佛它是材料本身的属性，但实际上弹性单指那些拥有弹性的人工的、橡胶材料。甚至金属也有弹性，只要你不用力拉伸，特别是它们做成弹簧。

如果勺子是塑料的？意味着可以将至弯曲永久变形。当停止用力，勺子保持着新形状而不会回到原来的形状。这种行为定义为塑性，同时也可以解释塑料的命名。塑料是由大分子（聚合物）制成的化学品，通常在制造过程中（或者之后）成形，因为分子链非常容易滑移。通常，塑料在工厂中由熔融态，模具成型，然后冷却使之硬化（凝固）。但是就像“弹性”一样，塑性指的是它的行为，而不是它的组成。在某种意义上来说，许多软金属是塑性的，因为可以来回弯曲而不会回到原来形状。这种不可逆的变形称为塑性形变。

什么是形状记忆？

材料科学就是选择最好的材料来做某项特定的工作。例如，设计一个喷气式发动机，可以选择非常轻而且能够耐高温的坚固材料——铝、钛或者合金。但是如果你想要做一个低温下表现某种方式，但是加热时表现却不同的飞机零件呢？这种情况下，你可以使用形状记忆合金，它可以随着温度变化自动重塑。

普通的金属没有形状记忆。如果坐在铝制眼镜架上并且永久的弯曲它们，它们很难回到原来的样子。你必须照着自己记忆中眼镜框的样子辛苦地去调整，就算是这样，也很难保证眼镜框回到以前的样子。而且如果来回弯曲次数太多，镜框达到疲劳强度可能会永远的断裂。

形状记忆金属与普通金属表现不同。它们是强而轻、具有特殊性能的合金（通常混合两种或更多的金属）。它们可以“编程”记住原来的形状，所以如果弯曲或挤压它们，可以通过加热使它们重新恢复到原来形状。这被称为形状记忆效应（既然加热能使它改变，也可以称之为热形状记忆效应）。某些形状记忆金属在热的时候记住一种形状，但在冷却时候记住另一种形状，所以冷却时它们变成一种形状，但加热时它们“忘记”原来形状，颈缩成一个不同的形状。这被称为双向形状记忆效应。现在，假如可以做一种形状记忆体，即使弯曲和扭曲很多次即使没有加热，但仍然可以恢复成原来形状？这是形状记忆的一个方面叫作伪弹性或超弹性，它适用于那些超级柔软，几乎坚不可摧的眼睛框，制造商说它至少比钢柔韧十倍！

虽然镍钛合金（又称为镍-钛，Ni-Ti）可能是最广为人知的形状记忆合金，但是实际还有许多其他形状记忆合金，包括铜锌铝合金，铜铝镍合金，铁锰硅合金；还有相当多其他种类的。你也能发现以品牌命名的形状记忆合金例如FLEXINOL?和Muscle Wires?，这是由该公司特有的镍钛合金。

形状记忆如何发挥作用？

最容易理解形状记忆的方式是记住发生在材料内部（即原子和分子的纳米尺度）的变化也许和外部看起来发生的完全不同。

拉伸橡皮圈，在它内部交联和纠缠的橡胶大分子链打开和分离。撤销拉力，分子链重新聚集到一起，这就是弹性的工作机理。形状记忆是不同的。弯曲形状记忆合金物体使其内部晶体结构变形。不进行处理，它就会保持永久的弯曲形状。然而对其加热，晶体内部结构变成完全不同的形状，推动物体回到原来的形状。超弹性是相似的，但是你变形后使物体恢复到原来形状不需要温度。如果弯曲了一对形状记忆眼镜框，所施加的应力使钛合金变成完全不同的晶体结构；放开手后晶体结构恢复，眼镜框回到原来的形状。

形状记忆和超弹性发生的是固体材料内部结构在两种不同的晶体形式之间的转换，换句话说，它的分子以完全可逆方式重新排列。这就是固态相变，它听起来比实际情况复杂。其实我们都习惯了相变：你把冰块放到饮料里然后它融化了，你观察到的就是相变。随着冰块融化，其分子从紧密堆积结构转变成更松散和更流动的结构，所以水从固相（冰）转变成液相（平常的液体水）。发生在固态相变中的大致相似的事情是材料在转变前和后都是固体，因为在整个过程中所有分子之间保持的非常近。

形状记忆合金在奥氏体和马氏体两种结晶态之间转变。在低温时，它们呈现相对柔软、塑性和容易成形的马氏体；在（相对）高温时，它们变成更硬和更难以变形的奥氏体。假设你有一个形状记忆电线，你可以相对容易地把它变成新的形状。它的内部是马氏体，这就是它容易变形的原因。无论你怎么弯曲电线，它都保持新的形状；就像任何普通的电线，它看起来像在进行普通的塑性形变。见证奇迹的时刻！对电线微微加热（高于相变温度），其内部变成奥氏体，在热能作用下内部原子重新排列然后电线恢复到原来形状。冷却下来，电线重新恢复成马氏体，仍然恢复成原来形状。如果整个过程中材料的温度高于相变温度，你可以使其变形，但是当你释放你施加的应力，它立刻恢复到原来的形状。

形状记忆令人惊奇也可能使人困惑的是奥氏体和马氏体之间的转换不是“对称”的。你可以取一条“编程”的形状记忆电线（有明显易记的形状），然后可以用不同的方式去弯曲它。但是当你加热你刚刚随意弯曲的电线，它总是回到一条单一、明显的形状。我们可以这样理解这一点，材料在马氏体状态下可以愉快地变成任何晶体形式。但是当它在奥氏体时，它只有一种晶体形式。这也是最稳定的状态，也即最低能量状态。

当施加应力（压力）而不是加热时，超弹性和形状记忆表现相似。通常，组成合金的是奥氏体的韧性形式。假设对形状记忆眼镜施加应力（就是弯曲它们），奥氏体转换成马氏体后非常容易变形。放开镜框后马氏体变回了奥氏体，所以眼镜回到最原始的形状。

形状记忆合金用途？

Arne Olander在上世纪30年代发现金-镉合金中存在形状记忆效应，但是在上世纪60年代美国海军军械实验室开发出钛镍合金之后，形状记忆合金（也叫作SMAs，金属肌肉，记忆金属，智能金属）开始真正推广使用。几十年后，形状记忆金属已经是所有医学和健康相关设备领域最平常的选择，包括从牙科植入物到外科工具，从胸罩内线到眼镜框（以Flexon品牌出售）。与塑料、金属或传统合金不同，形状记忆合金兼具坚固和柔韧的优点，易于消毒并耐腐蚀。由于轻质、坚韧并能在高温下工作的特性，形状记忆合金也广泛应用于航空航天部件，例如火箭和空间探测器。

形状记忆合金在机器人领域应用快速增长。有时人们需要设计特殊用途的机器人到传统机器人无法到达的地方：可能需要在十分坚实的火箭上炸出孔洞，或者需要在门口悄悄的监视罪犯。考虑到这些，工程师们开始设计由形状记忆合金制成的自动展开机器人。它们开始时折叠在一起，当他们需要被激活时，电流通过机器人形状记忆的部件，加热它们至回到“预编程”的稳定不变机器人形状。

形状记忆聚合物

形状记忆合金听起来高大上，但是它们也有缺点：形状记忆合金比普通不锈钢更易达到疲劳强度（多次重复变形后断裂），而且比传统的钢或铝合金的制造成本更高。上世纪90年代，材料学家开始开发与形状记忆合金相似且具有形状记忆效应的形状记忆聚合物（SMPs）。正如普通塑料改变了世界，形状记忆聚合物很可能在未来几年拓宽它的应用领域，因为SMPs比金属基合金更轻、更便宜和更柔韧。和SMPs最密切相关的是SCPs（形状改变聚合物），当它们受热（或以其他方式被能量刺激），其逐渐改变形状；然而当冷却的时候，其恢复形状。虽然自愈合材料（一种损伤后自我治愈的材料）也可以在多种不同的方式下工作，它们与SMPs非常相似。例如，可以设想一下，一个塑料机身可以吸收射入的子弹的动能后转换成内能，并用内能激活形状记忆效应使聚合物恢复到原来形状，迅速愈合和密封。

一文读懂形状记忆合金

1 概论

具有形状记忆效应（Shape Memory Effect，SME）的合金称为形状记忆合金（Shape Memory Alloys，SMA）。经过80多年的发展，SMA已发展成为普通SMA、高温SMA、磁性SMA和复合SMA等4大类100多种。

形状记忆合金中的相和晶体结构

形状记忆合金与形状记忆聚合物的性能比较

SMA的种类

普通SMA主要包括Ni-Ti基、Cu基、Fe基、Ag基、Au基、Co基SMA等，其中Ni-Ti基SMA性能最好，应用最广。

普通SMA的成分范围和马氏体相变开始温度点（Ms）

高温SMA。Ti-Ni基、Cu基和Fe基等SMA的相变温度较低，不适用于制作工作温度超过150℃的元件。因此分别在Ni-Ti、Cu-Al-Ti、Ni-Al等合金的基础上加入其它元素形成高温SMA。但大多数高温SMA塑性和抗疲劳性能差，制造成本较高。目前只有Ti-Ni-Pd、Ti-Ni-PT、Ni-Ti-Hf，Ni-Ti-Zr和Cu-Al-Ni-Mn合金有望用于100~300℃环境。

高温SMA及其特性

高温SMA的种类、马氏体类型、合金化元素及其作用

磁性SMA又称铁磁SMA（FSMA），其驱动靠磁场传输而不是靠相对缓慢的传热机理，故可用于制作高频（达1kHZ）驱动器。磁性SMA利用磁场对合金中的马氏体变体施加静磁力，促使有利取向的马氏体变体长大，吞并不利取向的变体，从而产生宏观变形。磁场强度减小或撤去时，孪晶界又回到初始位置。磁性SME只存在具有热弹性马氏体相变的磁性合金中，典型磁致SMA有NiMnGa、NiFeGa、Fe基和Co基合金等。

MSMA适合填补形状记忆合金和磁致伸缩材料之间的技术空缺，适用于低应力大位移的马达和阀门场合。MSMA硬而脆，难成行，仅适用于低温场合，不适合于高温度大应力场合。

SMA集感知和驱动于一体，通过改变环境温度来实现对外作功，故可制作智能驱动器和减振器，也可实现对材料损伤的主动监控。将SMA材料与其他材料结合将获得综合性能优异的复合SMA。

SMA与其他材料的性能比较

2 性能

MA具有SME、SE、高阻尼、高驱动应力应变、高能量密度、较高能效、较低动作频率以及相变诱发塑性等特性。

SMA的特性

2.1 形状记忆效应

形状记忆效应是指特定合金在高温下处理成一定的形状，然后冷却至低温马氏体相变状态Mf后，将进行一定限度的塑性变形后，然后再加热到高温母相状态（Af）时，又恢复到低温变形前形状的效应。

Fe在910℃以下为体心立方晶格结构的a-Fe；910℃以上为面心立方晶格结构的γ-Fe；碳元素溶解到a-Fe中形成的固溶体为铁素体（F）；碳元素溶解到γ-Fe中形成的固溶体为奥氏体（A）；如果奥氏体以较大的冷却速率过冷，奥氏体中的碳原子无法扩散，奥氏体直接转变成含碳过饱和的固溶体，称为马氏体（M），马氏体的强度和硬度高、塑性低及脆性大。马氏体相变开始和相变结束的温度分别表示为Ms和Mf，马氏体逆相变（转变为奥氏体）的开始和结束的温度分别表示为As和Af。

奥氏体、铁素体、马氏体的晶胞示意图

等温转变示意图（A—奥氏体，P—珠光体，B—贝氏体，M—马氏体）

马氏体转变过程示意图

形状记忆合金的3种形状记忆效应

单程记忆效应指SMA在低于马氏体转变开始温度Ms下应力加载变形，应力去除后，随之加热至母相逆转变开始温度As以上，恢复变形前形状，随后在冷热循环中，合金的形状不改变。

双程记忆效应指SMA在低于Ms下应力加载变形，应力去除后，加热至As以上，回复至初始形状，随后在加热和冷却循环中，合金升温变为高温A时的形状，冷却变成低温M时的形状。

全程记忆效应指SMA在低于Ms下应力加载变形，应力去除后，加热至As以上，恢复初始形状，但冷却后，合金的形状与初始形状相反。该效应出现在固溶时效态富镍Ti-Ni形状记忆合金中。

形状记忆合金之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。

形状记忆合金中具有两种相：高温相奥氏体相，低温相马氏体相。根据不同的热力学载荷条件，形状记忆合金呈现出两种性能：形状记忆效应、伪弹性。

SMA形状记忆效应示意图

2.2 超弹性

超弹性（Superelasticity, SE）指SMA在加载变形后产生的应变大于材料的弹性极限应变量，当应力去除后试样恢复原状的现象。常温下，处于A状态下的合金在外界应力作用下诱发M 相变，此时多个M 变体向最有利于变形的方向上趋于单一变体，合金的形状发生变化。这种M只有在外界应力存在的条件下存在，当应力去除后M会立即逆向转变成母相，试样的形状也随之恢复。

根据合金成分和热处理工艺不同，SE分线性SE和非线性SE。不通过加热即恢复到原来形状的相变，其应力应变曲线是非线性的，称为相变伪弹性，应变完全恢复时称为超弹性。

SMA 的SME和SE本质属同一种相变现象，只是诱发其逆向相变的原因不同。SME 的M 逆转变是在应力去除后，通过加热升温使M 发生逆向转变成母相状态，SE 则是在应力去除后，M自动发生逆向转变成母相状态。

超弹性与形状记忆效应示意图

2.3 高阻尼性能

高阻尼性能是由于晶体内部的M相变，M变体之间的界面具有粘弹性，且在应力作用下，M 相中形成的各种界面（孪晶面、相界面、变体界面）之间发生相对滑动产生滞弹性迁移，使应变落后于应力，可以将震动能转化为内能，达到减震阻尼的效果。

金属材料的阻尼按能量耗散的机理可分为热弹性阻尼、磁性阻尼、位错阻尼、界面阻尼等。

SMA通过将机械能转换为内能主要有3 种机制即：内耗机制、M孪晶再取向机制，应力诱发M机制。

内耗机制指SMA在M相变的过程中会产生的M变体，其不同变体间的界面会产生相对运动，并且能垒较低，应次单力循环吸收能量少，但其震动频率范围大。

M孪晶再取向机制指的是在M相变过程中，M变体之间的各个界面首先发生孪晶的再取向方式，在应力方向上，有利取向的变体长大，不利取向变体消失，最终所有的M孪晶变体再取向，形成一个最有利于变形的单一M变体。

应力诱发M机制用SMA 超弹性应力-应变旗帜形状曲线图可以明显看出，诱发M相转变的应力远高于M 逆相变的应力。曲线面积即能量损耗转变成内能的功，达到阻尼效果。

3 工艺

3.1 形状记忆合金的制备

形状记忆合金的制备通常是先制备合金锭，然后进行热轧、模锻、挤压，最后进行冷加工。形状记忆处理（一定的热处理）是实现合金形状记忆功能方面至关重要的环节。

TiNi形状记忆合金单程记忆效应的处理方法分为中温、低温、时效3种工艺。低温处理：将合金在800 ℃以上退火处理，在室温下根据应用需要加工成型，然后在250~350℃保温0.5 h，即成型。这种合金韧性好，易于加工成形状复杂、尺寸较小的工艺产品，但其稳定性较差，不耐磨；中温处理：将合金置于低温环境中（Ms以下）加工成形，然后放入高温（Ms以上）环境下保温一段时间，使之成型；时效处理：将合金在1000 ℃进行固溶处理，随之淬火，再放入400 ℃保温1 h 时效处理。当合金富Ni 时，具备析出第二相粒子并且强化合金的条件，适合时效处理，这种方法既能有效避免合金熔炼过程中Ti2Ni 型粒子的出现，又可提高合金的SME和SE。

TiNi形状记忆合金具有双程记忆效应是因为合金中存在方向性的应力场或晶体缺陷，相变时马氏体容易在缺陷处形核，同时发生择优生长。通过记忆训练（强制变形）获得双程记忆能力：（1）先通过单程记忆效应，记忆高温相的形状；（2）随后在低于Ms温度，根据所需形状进行一定限度的可恢复变形；（3）加热到As以上温度，试样恢复到高温态形状后，又降低到Ms以下，再变形试件，使之成为低温所需形状；（4）反复处理后，就可获得双向记忆效应。

3.2 形状记忆合金薄膜的制备

Ti-Ni SMA薄膜的制备方法包括磁控溅射沉积法、熔体快淬法、闪蒸法、离子束溅射、脉冲激光沉积、电子束沉积、快速凝固甩膜法、脉冲激光沉积法、蒸发沉积法、等离子快速蒸镀法和离子束辅助沉积法等。

磁控溅射沉积法指在真空室中，辉光放电产生的正离子在电场作用下，加速后轰击靶表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积成膜的方法。该方法具有操作简单、沉积速度较快、与硅基微器件的制备工艺具有良好的兼容性、镀膜密度高、薄膜成分与靶材成分基本一致等优点，是目前制备Ti-Ni SMA 薄膜的主要方法。

熔体快淬法指在真空状态下，给予熔融状态的金属或合金一定压力，并注射到高速旋转的水冷铜辊上，使其在极大的过泠度下得以凝固，从而获得具有超细结构的非平衡组织薄膜的方法。该方法具有价格低廉且合金薄膜化学成分较均匀的优点，能够得到纳米级或非晶态的薄膜晶粒。工艺流程：母合金冶炼→浇铸成锭→铸锭在膜喷嘴试管中再熔化→熔化喷射→高速旋转的冷却辊→固化→薄膜和辊分离→收集膜子→晶化退火→破碎制粉→SPS烧结。目前，虽然熔体快淬法制备Ti-Ni 基SMA薄膜的研究有很大进展，但仍然存在不少问题，如熔体温度、压力、辊速、合金成分、热处理工艺等对薄膜组织性能的影响规律有待深入研究，以便优化薄膜的成分、工艺、组织和性能。

4 应用

SMA 能在一个较窄的温度范围内获得4%~8%的可逆回复应变，如果加热时阻止其应变回复，则SMA可产生较大的反抗应力。亦即在一定条件下通过改变温度，SMA可以对外输出力或位移。由于SMA具有感知和驱动双重功能，以及能产生较大的可逆形状响应应力和应变，已在汽车、航空航天、机器人和生物医学等领域得到广泛应用。

SMA的应用

4.1 汽车

在现代交通工具中，由于对更具有安全、舒适性能的交通工具的需求使得传感器和驱动器的市场需求猛增。在汽车应用上SMA 多作为线制动器（如：后视镜折叠、温度控制副翼、锁控）和热制动器（如：发动机温度控制、碳化合物发动机润滑、动力离合器）。

可微型化的SMA 驱动器有利于减小汽车组件的尺寸、重量和费用，意义重大。如电驱动的遮光后视镜缩放仪，SMA 灵活的汽车滚动副翼（轮）代替传统电磁气动效应器，一个自动行人保护系统（弹起式阀盖）用以减小行人受到撞击作用的伤害，一个花费有效的侧镜制动器，一个使用了FSMA 制动器的对目标距离和目标角度光传感的微扫描系统。

汽车应用的挑战之一是 SMA 与汽车电池的相容性。

SMA在汽车上的应用

4.2 航空航天

形状记忆合金已应用到航空和太空装置。SMA 在航空航天领域得以成功应用的还有致动器、结构连接器、震动阻尼器、密封材料、释放或展开机构、可充气结构、操纵器和探路器等。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，使其震动降到最低。还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。另外，在卫星中使用一种可打开容器的形状记忆释放装置，该容器用于保护灵敏的锗探测器免受装配和发射期间的污染。

形状记忆合金在航空航天领域重的应用

4.3 机器人

SMA 在机器人方面也有许多成功的应用，如微致动器、人造肌肉等。但也面临不少挑战：硬件平台的性能和微型化，集成系统的智能化（即小、快、可靠、自动化）。需要解决的技术问题包括固定困难、低电阻、微型电子链接（对微型机器人）、小应变输出、控制问题和超低效率等。

SMA 驱动器响应速度受其形状和尺寸的影响明显。电阻加热一般用于小型SMA 驱动器（最大直径是400 微米），间接加热应用于厚驱动器，为增大驱动频率，将电容器和厚驱动器复合在一起可获得快速加热反应。可以采用冷却措施以促进冷却过程，但这样会造成设备笨重；此外，增加机器人的自由度必须增加驱动器的数量，这将会导致控制问题复杂。

形状记忆合金在机器人领域已有和潜在应用

4.4 生物医药

尽管 NiTi 合金比不锈钢贵很多，但SMA 在生物医学应用上展现出极好的性能，如其具有高耐腐蚀性，很好的生物相容性，无磁性，还有一些其它独特的物理特性等，因此其在许多领域的医疗设备和装置上得到了应用，包括骨科、神经科、心脏科和介质放射科、牙科等。产品包括血管内支架、导管、医疗镊子、骨锚、可变刚度植入物、动脉瘤治疗、人造心肌、镜框和引线等。