神奇「記憶」金屬能恢復形變

　　一根金屬彈簧放上一晚上就能完全變直，汽車車身上的撞痕只要用吹風機吹吹就能消失，這聽起來似乎不可思議，但根據發表在3月30日《科學》雜誌上的一項最新研究，金屬完全可以具有這種「記憶」能力，自動恢復形變。

　　領導該研究的是美國伊利諾伊大學（University of Illinois at Urbana-Champaign，UIUC）的科學家，他們發現，當加熱具有特定的微觀結構的金屬膜時，金屬通常的永久形變特性就會改變，並且很快就能恢復成原來的形狀。論文高級作者、伊利諾伊大學力學與工程系教授和微納米技術實驗室（Micro and Nanotechnology Laboratory）成員Taher A. Saif表示，「這就好像金屬具有『記憶力』一樣，知道自己是怎麼變過來的。」

　　Saif以及研究生Jagannathan Rajagopalan和Jong H. Han的結論源於對鋁膜和金膜的研究。鋁膜厚度為200納米，長寬分別為300-360微米和50-60微米；金膜則分別為200納米、185微米和12-20微米。兩種材料中的金屬顆粒平均大小分別為65納米和50納米。

　　Saif表示，金屬的類型並不重要，關鍵是金屬晶體中顆粒的大小和分佈，要恢復成開始的形狀需要金屬中同時存在較大顆粒和較小顆粒，從而達到金屬膜脆度和柔度的平衡。顆粒既不能統一很小，也不能都很大，達到金屬膜厚度的三分之一至二分之一是比較理想的情況。

　　金屬膜微觀結構的改變會使較大的顆粒產生可塑形變，而較小的顆粒則發生彈性改變，以適應整體變化。這時如果順其自然，較小顆粒間的彈性能量就會逐漸釋放出來，迫使較大顆粒在一段時間后重新回到初始狀態。通過升高溫度可以縮短整個恢復形變過程的時間。

　　控制金屬薄膜的微觀晶體結構可以減少電路中振蕩器和諧振器的能量損失。鑒於這兩種器件的應用相當廣泛，Saif說，「如果構成這些器件的金屬膜顆粒大小在50納米到100納米之間，電能損耗將非常大。然而，如果這些顆粒做得更小，就能很大程度地減少這些損耗。」