什么是材料的“记忆效应”？一文讲清

材料的“记忆效应”是指在高温处理材料或材料经历了高温热处理过程后，可从材料中读取出先前压缩或弯曲等改变形态的信息。这类材料不需要使用外部热源再次被加热，就会产生原始的压缩或弯曲等外形反应，表现出一种“记忆效应”。这种改变状态并不再是通常热力学中被定义的热力学稳定状态，而是超越热力学，属于特殊感知力学效应。 2004年，以纳米尺度的珍珠作为材料的“记忆效应”被首次报道，这种效应被称为“珍珠晶体记忆效应”（PES）。



一、“记忆效应”的物理机制

“记忆效应”的介质有电、磁、光、热等，其中最重要的是使用热来致使材料变形。实际上，“记忆效应”是一种特殊的应变—应力循环效应，即材料在加工过程中受压形变，可产生一定的应变态；而在再加热后，材料可被迫回复到原有状态，其过程可简单表示为“热变形-冷却-居里热变形-回复原有形态-力学记忆”。这类记忆效应长期以来被认为是具有特殊记忆力的热力学行为，并且主要存在于纳米尺度的材料中，由于该界面的尺寸和外部元素的组成，存在許多特殊的力学分子行为，这使得“记忆效应”可以在极低温度或极小温差条件下表现出来。

二、“记忆效应”的类型分类

根据应用领域的不同，“记忆效应”可以分为压力记忆和热记忆。

（1）压力记忆（PM）

压力记忆是张力记忆的一种，指的是由压力产生的记忆效应，通常指压力状态下的热变形和压缩反应形成的能源层记忆或压力特征信息记忆。这是一种由压力集成的行为，能够确定外部加载的状态信息，并且可以在温度不变的情况下实现力学形变，甚至可以在飞跃性或大量甚至是微小温差下实现。

（2）热记忆

热记忆一般指由热处理致使材料形变后产生的记忆状态，特别是在热处理后，保留的材料的历史信息，可以实现原有结构的重现，而不需要外部的热源加热。大多数材料由于在热处理时表面形状重现，这种记忆效果又称为热处理效应。

三、“记忆效应”在工程应用中的意义

“记忆效应”在材料加工过程中起到了很重要的作用，特别是在实现高精度机械加工、精密表面处理和微细构件制造等工程加工过程中，可实现快速变形和力学作业，具有很强的时间效率和功效用。

（1）在机械加工过程中可用于自动加工，无需使用电动机或其它外加能源，可以很容易地实现软件加工。

（2）在微细构件加工过程中，可以使用材料记忆作用信息，实现精准机械加工，无需使用计