【明報專訊】每個人都有記憶，但如果說金屬也有「記憶」，或許讓人感到不可思議。市售的記憶金屬眼鏡，採用「形狀記憶合金」物料製成，儘管將其折彎扭曲，也可恢復原來形狀，無損眼鏡結構。金屬以外，一些聚合物亦有「記憶」功能，製造衣物可防皺防縮水，或兼具保暖及排汗功能，記憶物料為何如此神奇？
一種材料擁有「記憶」，意思是它會「記着」自己的形狀，無論被扭曲成什麼樣子，只要在特定溫度或壓力釋放等條件下，均可以恢復原狀。
香港城市大學材料科學及工程學系副教授鍾志源，研究記憶材料多年。他表示，記憶材料有3大類，包括「形狀記憶合金」（Shape Memory Alloy，SMA）、「形狀記憶聚合物」（Shape Memory Polymer，SMP）和「形狀記憶混合物」（Shape Memory Hybrid，SMH），當中以形狀記憶合金的記憶特性最早被人類發現。
鎳鈦合金 靈活耐用多用途
合金是指由2種或以上金屬所組成，但並非所有合金都具備記憶功能，已發現擁有記憶功能的合金，包括金鎘合金、銅鋅合金、鎳鈦合金等，但論穩定、耐用及靈活度，鎳鈦（Ni-Ti）合金較佳，鍾志源說：「鎳鈦合金能承受很大的拉力和壓力，並可藉着調校鎳及鈦比例來調節回復原狀的溫度，而且抗腐蝕功能比不鏽鋼更好，因此被廣泛應用，製作成不同類型產品，如控溫水龍頭、眼鏡框、牙齒矯形絲及血管擴張器等。」
金屬具「記憶」能力，原因與合金晶體結構改變有關，它在特定溫度以上或以下，呈現了兩種晶體結構。例如長條狀的形狀記憶合金，在低於相變溫度時，合金內的晶體呈柔軟傾斜狀（馬氏體晶體結構，Martensite），因此可以把它扭曲變形。但只要將其加熱，例如用熱水浸或火燒，合金內的晶體變回對稱及堅固的立方狀（奧氏體晶體結構，Austenite），合金會如魔術般回復原先的直條狀，以上現象稱為形狀記憶效應（shape memory effect）。
超彈性 輕微拉長無損結構
除了「記憶效應」，形狀記憶合金還有一個被稱為「超彈性」（superelastic）的特質，就是在略高於相變溫度下對它施力扭曲，甚至輕微拉長1％至8％亦不會破壞物料結構，只要把壓力（或拉力）放開，便瞬間回彈成原始形狀，背後原理同樣與馬氏及奧氏晶體結構轉換有關（詳見圖一）。
■專家意見
鍾志源（城大材料科學及工程學系副教授）
葉曉雲（理大紡織及服裝學系副教授）
文：李佩雯
編輯：林曉慧