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德國記憶合金熱動風車

德國記憶合金熱動風車

風車的心臟竟然只是一個細細的金屬線圈?
只需要碰到熱水便會開始轉動
科學家期待有朝一日能利用它成為新的綠能源,
就讓賽先生隆重介紹這個改變未來的材料科技-形狀記憶合金




記憶合金熱動風車是由一個封閉的形狀記憶合金(鎳鈦諾)金屬環,通過熱水與空氣冷卻驅動兩個輪子週期性的順暢運轉。
透過組裝一起了解這個材質背後的大學問

將形狀記憶合金繞過兩個轉輪後,沒入50℃~60℃的熱水之中
輕輕撥動風扇,風車因為記憶合金的變形牽引開始轉動,直至熱水溫度低於其變形所需要的溫度。




金屬也有記憶?

形狀記憶合金(Shape Memory Alloys, SMA),簡稱記形合金,是一種在加熱升溫後能完全消除其在較低的溫度下發生的變形,恢復其變形前原始形狀的合金材料。除上述形狀記憶效應外,這種合金的另一個獨特性質是在高溫(奧氏體狀態)下發生的「偽彈性」(又稱「超彈性」,英文 pseudoelasticity)行為,表現為這種合金能承載比一般金屬大幾倍甚至幾十倍的可恢復應變。形狀記憶合金的這些獨特性質源於其內部發生的一種獨特的固態相變——熱彈性馬氏體相變。
(資料來源 維基百科)

這種新興材料在1962年才開始被材料科學界與工業界的重視
直到2000年代開始逐漸被運用進日常生活之中
你有聽過記憶胸罩嗎?
或是超可彎的金屬眼鏡框,都是生活中可以觸及的記憶合金
另外也被運用在航空工業、醫療、管線鋪設等用途,科學家更期待它能利用在能源開發上,打個比方就是利用冷熱,轉動我們這款風車進而提供電力,解決地球面臨的能源問題。


記憶之謎

要解開記憶合金神奇之迷,先要明白記憶合金的晶體結構。
記憶合金有兩種不同的相。


在低溫時,合金處於「麻田散鐵相」,這時合金內的晶體結構是比較柔軟的長斜方晶系形態,原子間的距離在受力時可作改變,故我們可以扭曲合金的外型。
當我們將合金加熱到高於一個臨界溫度 ( TTR) 時,合金則處於「沃斯田鐵相」,這時合金內的晶體排列為堅固的體心立方結構,原子間的距離回復到受力前的樣子,合金便變回原狀。

至於要改變合金的記憶形狀,則要將合金加熱至約攝氏 500 度,那麼合金便會牢記當時形狀。而記憶合金的TTR 取決於合金成份及成份比例,通常我們會令TTR 高於室溫,使合金在刻意加熱後才產生相變。一般的TTR 約為攝氏50度。
(資料來源 香港中文大學 石海燕)

以下也有詳盡的解說:









更多精彩的形狀記憶合金影片:


產品規格 : ►包裝尺寸 : φ10.2cm / 高10.3cm
►材質 : 木頭、金屬、塑膠
►製造地:德國
►適齡:12歲以上
►說明書:德文說明書 注意事項 :

► 請小心熱水燙傷
► 本產品為DIY自組商品,內無附贈玻璃杯
► 此商品屬於DIY商品,一經拆封無法退貨

↓詳閱此物網址↓

以上資料來自賽先生科學玩具

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