形状记忆合金如何应用于高科技领域

剑桥机电有限公司（CML）是形状记忆合金（SMA）马达设计和控制的全球领导者。本文详细介绍了采用SMA的行业，分享了两个对现有应用的见解，并介绍了CML正在支持的新兴应用。

1959年，美国海军军械实验室的科学家发现了一种具有一些有趣特性的合金。这里是超弹性形状记忆合金材料的发源地。最常见的记忆金属被称为镍钛合金，由等量的镍和钛组成，然而，也存在其他成分。由于SMA材料的材料特性（轻便、紧凑、推力大和生物相容性）也意味着SMA材料已在多个高科技行业中得到应用。

SMA材料的一个特性是它们能够承受大的应力变化，然后在没有永久损伤的情况下恢复到其原始形状。这就是所谓的超弹性。当美国国家航空航天局的工程师需要为火星探测器的轮胎找到合适的材料时，他们将注意力转向了镍钛合金。在这种应用中，材料的超弹性特性使轮胎能够承受在崎岖的岩石地形上行驶时所遇到的巨大应变，并随后恢复其原始形状而不会造成任何损坏。在恶劣的火星环境中，传统的充气轮胎将无法使用，因此SMA轮胎是一种可靠耐用的解决方案。这项技术很快将向更广泛的群体提供，因为智能轮胎公司开发了一种新型自行车轮胎，将使轮胎遭异物刺破成为历史。

^{Mars Rover tyre and the SMA bike tyre from the SMART tire company}

SMA的超弹性也被用于医疗领域。许多保持动脉畅通的支架都是由镍钛合金制成的。材料的显著弹性意味着它们可以被压缩以便于插入微小血管，随后一旦进入人体，它们就会弹回到其设计形状。此外，镍钛合金的生物相容性确保了患者的安全，并为未来的其他医疗应用开辟了无穷潜力。

^{Nitinol stents}

SMA的新兴运用

除了超弹性之外，还有一个类似的特性，那就是形状记忆效应。这种特性意味着SMA材料在加热到转换温度以上时会收缩。通过电子控制加热和冷却比发丝还细的SMA线，可以实现快速和精确的驱动。加热循环期间的材料相变产生的大推力以推动诸如光学元件之类的负载能够移动。CML能够通过闭环控制来控制智能手机相机所需的小型SMA马达的速度和精度，包括光学防抖（OIS）和自动对焦（AF）。

客户选择SMA技术是因为其封装面积小、性能优异、无电磁干扰和推力大。剑桥机电有限公司（CML）已经在智能手机摄像头行业取得了显著成功，各个品牌的总出货量超过5000万台，目前正在将这项变革性技术推广到多个行业的广泛应用，包括：

• VR/AR专用显示器：SMA马达可用于开发动态和自适应透镜或显示元件。精确定位光学组件的能力可以提高虚拟现实和增强现实显示器的性能，增强用户体验。
• 触觉反馈：在触觉反馈技术的世界里，SMA可以用来创造更多触觉和逼真的体验。它们可以在设备中产生实时和局部的机械回馈，使虚拟交互感觉更加真实和直观。
• 流体控制：在流体控制系统中，SMA可用于微型泵和微型阀。对其形状记忆特性的控制有助于保持最佳流速或减小微型泵的尺寸
• 消费类电子产品：CML正在开发可以将图像分辨率提高到图像传感器极限（超分辨率）之外的摄像头马达。并为笔记本电脑和平板电脑显示屏设计铰链。

在CML，我们提供全面的产品开发支持: 从开发机械设计到为马达提供驱动芯片和必要的控制固件。我们将我们的技术授权给制造合作伙伴，他们以大批量生产为目的与CML自己的驱动芯片相结合，面向全球市场。

^{Cambridge Mechatronics SMA actuators for optical image stabilization and autofocus with corresponding driver chips}

SMA的材料特性使其成为一种令人着迷的材料，已被用于各种高科技应用中。有了CML的闭环控制算法，我们预计未来在许多不同市场的应用数量将迅速增长，包括触觉反馈、医疗设备等。我们致力于将SMA的潜力输送到这些新的创新市场。我们的热情不仅在于利用SMA的潜力，还在于为消费者和行业提供价值。

随着我们不断探索和创新，SMA将会特别令人兴奋，因为它在这些不同领域具有多功能性和潜力。我们的运营模式包括与合作伙伴和客户密切合作；如果您有我们可以帮助您的应用，请联系我们。

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关于剑桥机电（CML）：剑桥机电有限公司（CML）是一家世界领先的研发公司，利用其形状记忆合金（SMA）平台整合技术，提供从机械、光学、电气、半导体到软件设计方面的系统级解决方案。采用SMA线（大小细如发丝）的马达解决方案，可以控制到光波长的精度。这些马达特别适用于生产快速和结构紧凑的轻便设计，并同时提供需要高精度和高强度的应用。有关SMA技术和剑桥机电有限公司的更多详细信息，请联系我们。