你知道太空探测器上的巨大天线是怎样带上去的吗？其实有一种很简单的办法，就是把形状记忆合金做成天线，然后把这种天线搓成小球，放在太空探测器上，等到了目的地，利用太阳光的热就可以把这种小球变成巨大的天线。未来，还会有用形状记忆合金做成的汽车，当它被撞瘪了的时候，回家用吹风机的热风一吹，他就会自动恢复原来的样子，让你不再为修车而烦恼。
金属+记忆
那么，究竟什么是记忆合金呢？上世纪60年代初，美国海军实验室的Buehler及其合作者从仓库领来一些等原子比的镍钛合金丝做力学实验，但是这些合金丝弯弯曲曲，不方便使用，于是他们就把这些合金丝都一一拉直。在试验过程中，奇妙的现象发生了，他们发现，当温度上升到一定的数值，将这些已经拉直的镍钛合金丝泡在热水中时，它们就会突然恢复到原来的弯曲状态。研究人员经过反复做了多次试验证实了这些合金丝丝确实具有“记忆效应”。
这一发现引起了科学界的极大兴趣，并对此进行了深入的研究，掀起了这类合金研究的热潮。随后人们发现，铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等，也都具有这种奇特的性能。这些合金的形状可以在一定的范围内被弯曲，然而当温度升高到一定程度，它们就会自动恢复到原来的形状，而且这这种“弯折-恢复”过程可以反复进行，不管多少次也能丝毫不差地重现。例如，一根螺旋状高温合金弹簧，经过高温退火后，它的形状处于螺旋状态。在室温下，即使用很大力气把它强行拉直，但只要把它加热到一定的“相变温度”时，这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原来的螺旋形态。人们把这种现象叫作“形状记忆效应”，把这一类特殊的金属叫作“形状记忆合金”，简称记忆合金。
难道记忆合金真的具有人类那样的记忆力吗？其实不是的，这只是某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化而呈现的规律。简单来讲，这些合金的微观结构有两种相对稳定的状态。例如，镍钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的。当温度在40℃上下变化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态发生变化。因此，40℃就是镍钛记忆合金的“相变温度”，不同的记忆合金有不同的相变温度。在高温下这些合金可以被弯成各种形状，在较低的温度下强行把它拉直时，它会处于不稳定状态。因此，只要将它重新加热到形变温度，它就会变回原来的形态。而一般的金属在受力后，只会产生可逆的弹性形变和不可逆的塑性变形，并没有形变记忆效应。
为什么这些记忆合金能够记住自己原来的形状？这是因为合金的形成是在高温条件下熔融金属的互熔，由于不同金属元素的结构单元之间的排异，导致了这种元素的结构单元与另一种金属的结构单元相互掺和均布。形状记忆合金的高温相具有较高的结构对称性，通常为有序立方结构。当记忆合金凝固后，其微观结构是不同种类的结构单元成比例的有序排列，单一取向的高温相转变成具有不同取向的马氏体变体。如果在低于相变温度时弯曲这种合金，材料内与应力方向处于不利地位的马氏体变体不断消减，处于有利地位的则不断生长，最后转变成具有单一取向的有序马氏体。如果把合金再次加热到相变温度以上，这种对称性低的、单一取向的马氏体微观结构将会发生逆转变，形成先前的单一取向的高温相，于是便恢复了材料在高温时的宏观形状，这就是所谓的“单程形状记忆”。
更有趣的是，还有“双程记忆效应”，某些合金加热时可以恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状。甚至还有某些合金具有“全程记忆效应”，当加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状。这些效应可以提供多种实用化的新用途，比如当宇宙飞船的铆钉用双向记忆合金制作时，在高温下可能会发生变形和弯曲，但是等到铆钉重新降温后又会重新变直。
在理论研究不断完善的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了可喜的进步，其应用范围涉及军事、机械、精密仪器、电子、化工、航空、能源和医疗等许多领域，而且发展潜力非常巨大。人们可以利用利用记忆合金在特定温度下的形变功能来制作多种温控器件和形状恢复元件，包括温控电路、自动温控开关、温控阀门、温控管接头、热敏元件、弹簧、天线、套环、眼镜架等等。用记忆合金制作的自动消防龙头，可以在失火温度升高时发生变形，使阀门自动开启，喷水救火。很多军用飞机的空中加油接口就利用了记忆合金，当两架飞机的油管互相套结后，利用电加热改变温度，使得接口处记忆合金变形而紧密贴合，滴油不漏。镍钛基的记忆合金具有很好的超弹性和生物相容性，可以用于很多医疗器械，比如：心脏修补器件、脊柱矫形架、牙齿矫形架、接骨板、人工关节等等。另外，利用形状记忆合金的传感和驱动功能，可以通过温度操纵精密部件的形状，实现控制系统的微型化和智能化，如制造全息机器人、毫米级超微型机械手等，有望在微纳米加工、精密电子控制系统、空间站等高技术领域大显身手。
