神奇“记忆”金属能恢复形变

　　一根金属弹簧放上一晚上就能完全变直，汽车车身上的撞痕只要用吹风机吹吹就能消失，这听起来似乎不可思议，但根据发表在3月30日《科学》杂志上的一项最新研究，金属完全可以具有这种“记忆”能力，自动恢复形变。

　　领导该研究的是美国伊利诺伊大学（University of IllinoisatUrbana-Champaign，UIUC）的科学家，他们发现，当加热具有特定的微观结构的金属膜时，金属通常的永久形变特性就会改变，并且很快就能恢复成原来的形状。论文高级作者、伊利诺伊大学力学与工程系教授和微纳米技术实验室（MicroandNanotechnology Laboratory）成员TaherA.Saif表示，“这就好像金属具有‘记忆力’一样，知道自己是怎么变过来的。”

　　Saif以及研究生Jagannathan Rajagopalan和JongH.Han的结论源于对铝膜和金膜的研究。铝膜厚度为200纳米，长宽分别为300-360微米和50-60微米；金膜则分别为200纳米、185微米和12-20微米。两种材料中的金属颗粒平均大小分别为65纳米和50纳米。

　　Saif表示，金属的类型并不重要，关键是金属晶体中颗粒的大小和分布，要恢复成开始的形状需要金属中同时存在较大颗粒和较小颗粒，从而达到金属膜脆度和柔度的平衡。颗粒既不能统一很小，也不能都很大，达到金属膜厚度的三分之一至二分之一是比较理想的情况。

　　金属膜微观结构的改变会使较大的颗粒产生可塑形变，而较小的颗粒则发生弹性改变，以适应整体变化。这时如果顺其自然，较小颗粒间的弹性能量就会逐渐释放出来，迫使较大颗粒在一段时间后重新回到初始状态。通过升高温度可以缩短整个恢复形变过程的时间。

　　控制金属薄膜的微观晶体结构可以减少电路中振荡器和谐振器的能量损失。鉴于这两种器件的应用相当广泛，Saif说，“如果构成这些器件的金属膜颗粒大小在50纳米到100纳米之间，电能损耗将非常大。然而，如果这些颗粒做得更小，就能很大程度地减少这些损耗。”