[方案]仿生智能材料
仿生智能材料
单根刚毛
单根刚毛末端 的放大
仿生壁虎脚——利用结构可控的直立型碳纳米管 阵列制成
（4×4）平方
毫米的碳纳米管 阵列自吸附在垂 直玻璃的表面上 悬挂一瓶约650 克的瓶装可乐饮 料(c)；自吸附 在垂直的砂纸表 面上悬挂一个金 属钢圈(d)。
四、结论与展望
仿生智能材料自出现以来引起了人们的广泛关注。 研究仿生智能材料的重要科学意义在于它将认识自然、模 仿自然、超越自然有机结合，将结构及功能的协同互补有 机结合，为科学技术创新提供了新思路、新理论和新方法， 是知识创新的源泉。在智能仿生材料领域发现新现象，认 识新规律，提出新概念，建立新理论为构筑仿生科学体系 新框架奠定基础，也将极大丰富生命科学、物质科学、信 息科学、数学与力学、工程与技术以及系统科学等学科的 研究内涵。 智能仿生材料的应用将对如何调整国民经济支柱产业 的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业等方 面产生深远影响。
模仿水黾“水上漂”功夫的机器人
3、在墙壁上行走的动物—壁虎
壁虎能在光滑的 墙壁上行走自如，是 由于它的每只脚底长 着大约50万根极细的 刚毛（长100um)，刚 毛末端又有约400— 1000根更细小的分支。 这种精细结构使得刚 毛与物体表面分子间 距离非常近，产生 微米级阵列刚毛 “范德华力”。
孔雀小羽枝的微观结构
3、色泽鲜艳的蛋白石
蛋白石是由亚微 米二氧化硅粒子以立 方密堆积结构沉积形 成的矿物，其色彩缤 纷的外观与色素无关， 而是因为它几何结构 上的周期性使它具有 光子能带结构，随着 能隙的位置不同，反 射光的颜色也跟着变 化，因而出现美丽的 颜色。
模拟蛋白石的微观结构，可以人工合成类似蛋白石 的结构，称为合成蛋白石。以SiO2、PS等蛋白石为模板， 在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，等矿化 后，通过煅烧、化学腐蚀等方法除去初始的SiO2或聚合 物膜板，得到规则排列的空气孔，还可得到反蛋白石。
仿生智能纳米界面材料研究资料
仿生智能纳米界面材料研究资料仿生智能纳米界面材料是一种结合仿生学与纳米科技的前沿研究领域，旨在开发具有类似生物界面的智能材料，能够模拟生物界面的高度自适应性、敏感性和可控性。
这种材料可以广泛应用于生物医学、电子器件、能源储存等领域，具有巨大的商业潜力。
下面将介绍仿生智能纳米界面材料的研究进展和应用前景。
1.研究进展仿生智能纳米界面材料的研究涉及多个方面，包括材料设计、合成方法和性能优化等。
一种常见的仿生智能纳米界面材料是基于聚合物的材料。
通过调控聚合物的结构和功能单元的组合以及纳米纤维的组装方式，可以制备出具有响应性和调控性能的纳米界面材料。
例如，可以通过改变聚合物的交联程度和含水量来实现材料的收缩和膨胀，并通过调节纳米纤维的排列方式和密度来改变材料的表面形态和力学性能。
另一类常见的仿生智能纳米界面材料是基于生物分子的材料。
例如，可以利用DNA、蛋白质等生物分子的特殊功能来实现材料的响应性和调控性能。
通过改变DNA的序列和结构，可以实现材料的自组装和分子识别等功能。
同时，利用蛋白质的结构和功能，可以制备出具有储能、传感和传导等特殊功能的智能材料。
2.应用前景仿生智能纳米界面材料具有广泛的应用前景。
在生物医学领域，这种材料可以用于制备仿生组织和器官，如人工皮肤和人工血管，用于替代病变或损伤的组织。
此外，还可以用于药物递送系统，通过材料的响应性和调控性能来实现药物的控制释放。
在电子器件领域，仿生智能纳米界面材料可以应用于传感器、电池和超级电容器等领域，用于提高电子器件的性能和可持续性。
在能源储存领域，这种材料可以用于储能装置，如超级电容器和锂离子电池，提高能量密度和循环寿命。
总的来说，仿生智能纳米界面材料是一种具有广泛应用潜力的前沿材料。
随着材料设计、合成方法和性能优化的不断发展，这种材料在生物医学、电子器件和能源储存等领域的应用前景将会更加广阔。
同时，对于仿生智能纳米界面材料的研究和应用也将推动纳米科技和生物技术的发展，促进科学研究和产业创新。
仿生智能材料
微米-纳米的分级复合 结构
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构， 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引 起表面超疏水的根本原因，而且，如此所产生的 超疏水表面具有较大的接触角及较小的滚动角。 另外，在荷叶的下一层表面同样可以发现纳米结 构，它可以有效的阻止荷叶的下层被润湿。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
2.1.1 植物叶表面的自清洁性
1、粗糙结构—荷叶效应
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
• 荷叶粗糙表面上有微米结 构的乳突，平均直径为59um，单个乳突又是由平 均直径约为124.3nm的纳 米结构分支组成，乳突之 间的表面同样存在纳米结 构。
动态色： 指那些可随周围环境及条件变化的颜色 变色龙、乌贼、章鱼等具有动态色
类水稻叶表面碳纳米管薄膜
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
•2.1.2昆虫翅膀表面的自清洁性
蝴蝶翅膀由微米尺寸的鳞片交叠 覆盖，每一个鳞片上分布有排列 整齐的纳米条带结构，每条带由 倾斜的周期性片层仿堆生智积能材而料成。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的每只脚底 长着大约50万根 极细的刚毛（长 100um)，刚毛末 端又有约400— 1000根更细小的 分支。
仿生智能材料
微米级阵列刚毛 单根刚毛 单根刚毛末端的放大
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的脚底与物体表面之间的黏附力来自于 刚毛与物体表面分子之间的“范德华力”的累积（范 德华力是中性分子彼此距离很接近时，产生的一 种微弱的电磁引力）。
《仿生智能材料》课件
仿生智能材料的未来展望
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仿生智能材料的仿生结构设计
生物结构
生物体通过复杂的结构来实现各种功能，如骨骼、肌肉、皮肤等 。这些结构具有优异的力学性能、自适应性等特点。
仿生设计
模仿生物体的结构特点，设计出具有类似功能的材料或结构，如仿 生骨、仿生肌肉等。
仿生应用
通过仿生结构设计，可以改善材料的力学性能、耐久性、自适应性 等方面的性能，为工程领域提供新的解决方案。
仿生智能材料在能源领域的应用
总结词
优化能源储存
详细描述
在能源储存方面，仿生智能材料通过模仿生物体内的能量储存机制，开发出具有 高能量密度、快速充放电能力的储能设备。例如，仿照昆虫的飞行机制设计的微 型飞行器，可以利用仿生智能材料实现高效、持久的能源储存和释放。
仿生智能材料在环保领域的应用
总结词
改善环境质量
仿生智能材料的分类
生物体结构仿生材料
生物体系统仿生材料
模仿生物体的骨骼、肌肉、皮肤等组 织结构的材料，如仿生骨、仿生肌肉 等。
模仿生物体的整体结构和功能的材料 ，如仿生机器人、仿生智能系统等。
生物体功能仿生材料
模仿生物体的生理功能和行为特征的 材料，如仿生传感器、仿生驱动器等 。
仿生智能材料的应用领域
医疗领域
用于制造仿生器官、组织工程 和生物材料，提高医疗效果和
仿生智能材料体系的设计与制备
仿生智能材料体系的设计与制备引言随着科技的不断进步，仿生智能材料在多个领域展示出巨大潜力。
仿生智能材料是指通过模拟生物体结构、功能和特性，设计和制备具有智能响应能力的新型材料。
本文将探讨仿生智能材料体系的设计与制备，包括相关理论基础、设计原则、制备方法以及应用前景。
理论基础仿生学仿生学是一门研究借鉴自然界中的结构、功能和机理来解决工程问题的学科。
它涉及多个领域，如物理学、化学、材料科学和生物学等。
通过深入研究自然界中的优秀设计，我们可以从中获得灵感，并将其应用于材料设计与制备中。
智能材料智能材料是指具有感知、响应和适应环境变化的特性的材料。
它们可以根据外界刺激或条件改变自身结构或性质，实现预定功能。
常见的智能材料包括形状记忆合金、压电材料和光敏材料等。
仿生智能材料仿生智能材料结合了仿生学和智能材料的理念，旨在通过模仿自然界中的结构和机制，实现材料的智能响应。
这种材料可以根据外界刺激或条件改变自身结构、形态或性质，从而实现特定的功能。
设计原则结构模拟仿生智能材料的设计首先需要对自然界中的优秀结构进行模拟。
通过研究生物体的形态、组织结构以及功能特性，我们可以了解到它们是如何适应环境、实现特定功能的。
例如，莲花叶片表面具有微纳米结构，使其具有自清洁功能。
因此，在设计超疏水表面时可以参考莲花叶片的微纳米结构。
材料选择根据所需功能，选择合适的材料非常重要。
在仿生智能材料设计中，需要考虑到材料的物理化学性质、可塑性以及响应环境变化的能力。
例如，在设计压电传感器时可以选择具有压电效应的陶瓷或聚合物材料。
功能集成仿生智能材料的设计还需要考虑如何将不同的功能集成到一个材料体系中。
通过合理设计材料的结构和组分，可以实现多种功能的协同作用。
例如，将光敏染料引入形状记忆聚合物中，可以实现光驱动的形状记忆效应。
制备方法自组装自组装是一种常用的制备仿生智能材料的方法。
通过调控材料内部分子或粒子之间的相互作用力，使其自发地形成特定结构。
仿生智能生物质复合材料制备关键技术
仿生智能生物质复合材料制备关键技术仿生智能生物质复合材料是一种新型的复合材料，具有很好的机械性能、生物相容性和可持续性。
其制备过程需要掌握以下关键技术：
1. 生物质材料的选择和预处理：选择具有一定力学性能和结构特点的生物质材料，并进行适当的预处理，如去除杂质、水分和结构参数的调整等。
2. 仿生智能材料的设计：根据仿生学原理和材料力学的基本原理，设计出具有良好力学性能和智能响应的复合材料结构。
3. 生物质复合材料的制备技术：采用合理的制备工艺，将生物质材料与功能材料进行复合，形成具有特定性能的复合材料。
4. 复合材料的表征和性能测试：对制备出的仿生智能生物质复合材料进行表征和性能测试，如力学性能、热学性能和智能响应特性等。
以上关键技术的掌握对于仿生智能生物质复合材料的制备十分重要，可以为其在生物医学、环境保护等领域的应用奠定坚实的基础。
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仿生智能生物质复合材料制备关键技术
仿生智能生物质复合材料制备关键技术
本文着重介绍仿生智能生物质复合材料制备的关键技术。
生物质是一种可再生的天然资源，可与合成材料相结合，形成性能优越、功能多样化的复合材料。
而仿生智能则是将生物体的结构和功能应用于材料设计中的一种方法。
仿生智能生物质复合材料的制备需要掌握以下关键技术：
1.生物质的预处理技术：生物质中的纤维素和半纤维素等组分需要经过预处理才能得到高质量的生物质材料，预处理技术包括物理、化学和生物方法。
2.仿生智能材料结构设计：仿生智能材料结构设计可以从生物体的结构和形态中汲取灵感，设计出更加优化的材料结构。
3.仿生智能材料制备工艺：仿生智能材料的制备工艺包括复合工艺、成型工艺和后处理工艺等。
4.仿生智能材料性能测试：仿生智能材料的性能测试需要使用多种测试方法，例如机械性能测试、热学性能测试和电学性能测试等。
综上所述，仿生智能生物质复合材料的制备需要掌握多种关键技术，并且需要进行多方面的测试和验证。
随着技术的不断发展，这种具有广阔应用前景的材料将会在各个领域得到广泛的应用。
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基于仿生智能的新型材料研究与开发
基于仿生智能的新型材料研究与开发近年来，随着科技的快速发展，基于仿生智能的新型材料研究与开发逐渐成为材料科学领域的热门话题。
仿生智能是指借鉴生物系统的结构、功能和机制，将其应用于工程领域中。
这种新型材料旨在实现与生物系统相似的特性和功能，为工程技术提供更加灵活、高效的解决方案。
本文将重点探讨基于仿生智能的新型材料研究与开发的现状、挑战和发展前景。
首先，基于仿生智能的新型材料研究与开发已经取得了显著的成果。
通过借鉴生物系统的结构和机制，科学家们成功地开发出了一系列具备特殊性能的新型材料。
例如，仿生智能软体材料模仿了鱼类的游泳机制，实现了高效的运动和适应性；仿生智能液滴材料复制了昆虫的防水能力，具有自洁和抗污染的功能。
这些仿生智能材料不仅扩展了材料领域的研究和应用范围，还为工程技术带来了巨大的创新机遇。
然而，基于仿生智能的新型材料研究与开发仍然面临着诸多挑战。
首先，生物系统的复杂性使得仿生智能材料的研发变得十分困难。
生物系统中的结构和机制常常是多层次、多功能并且相互关联的，将这些复杂性转化为工程材料十分具有挑战性。
其次，仿生智能材料的制备和加工技术仍然不完善。
材料的制备过程涉及到很多关键技术，如纳米材料的合成、纤维材料的制备以及材料的智能化加工等。
这些技术的掌握对于仿生智能材料的研发至关重要。
最后，仿生智能材料的应用和商业化问题也是当前亟需解决的。
如何将仿生智能材料转化为实际应用产品，并在市场上取得成功，需要大量的投资和市场推广。
然而，尽管面临着挑战，基于仿生智能的新型材料研究与开发具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。
首先，这种新型材料能够为传统材料提供更加灵活、高效和可持续的替代方案。
例如，仿生智能材料可以应用于能源领域，改进和优化电池和太阳能电池的性能，从而降低能源消耗和减少环境污染。
其次，仿生智能材料还具有广泛的医疗应用潜力。
例如，通过仿生智能材料的研发，可以实现生物组织工程中的组织再生、人工器官的制造等，为医疗领域的发展带来重大突破。
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[方案]仿生智能材料第一章绪论1、基本概念仿生学概念:人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。
人类很早就认识到生物具有许多超出人类自身的功能和特性。
对生物的结构、形态、功能和行为等进行研究，我们就会从自然中获得解决问题的智慧和灵感。
生物材料:通常有两个定义，一是有生命过程形成的材料，如结构蛋白(蚕丝等)和生物矿物(骨、牙、贝壳等)，另一个是指生物医用材料(Biomedical materials), 其定义随医用材料的发展不断发展，指用于取代、修复活组织的天然或人造材料。
仿生材料(Bio-inspired):受生物启发或者模拟生物的各种特性而开发的材料。
材料的仿生包括模仿天然生物材料的成分和结构特征的成分、结构仿生、模仿生物体中形成材料的过程和加工制备仿生、模仿生物体系统功能的功能仿生。
智能材料:具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的类似生物智能特征的材料。
2、智能材料的特征具体地说，智能材料具备下列智能特性: (1)具有感知功能，可探测并识别外界(或内部)的刺激强度，如应力、应变、热、光、电、磁、化学、辐射等; 2)具有信息传输功能，以设定的优化方式选择和控制响应;(3)具有对环境变化作出响应及执行的功能;(4)反应灵敏、恰当;(5)外部刺激条件消除后能迅速回复智能材料必须具备感知、驱动和控制三个基本要素。
3、智能材料的构成智能材料一般由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。
它不是传统的单一均质材料，而是一种复杂的智能材料系统。
基体材料首选高分子材料，因为质量轻，耐腐蚀;其次也可选金属材料，以轻质有色合金为主。
敏感材料担负传感的任务，其主要作用是感知环境的变化(温度、湿度、压力、pH值等)。
常用的敏感材料有形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色、液晶材料等。
在一定条件下，驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负响应和控制的任务。
常用的驱动材料有形状记忆材料、压电材料、磁致伸缩材料等可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用4、智能材料的应用(1)用于航空、航天飞行器:例:采用光纤传感器阵列和聚偏氟乙烯传感器的智能结构可对机翼、机架以及可重复使用航天运载器进行全寿命期实时监测、损伤评估和寿命预测;空间站等大型在轨系统采用光纤智能结构，可实时探测由于交会对接碰撞、陨石撞击或其他原因引起的损伤，对损伤进行评估，实施自诊断。
(2)用于建筑、工程结构:例:可以利用形状记忆合金材料对应变敏感、电阻率大及加热后可以产生大回复力的特点，将记忆材料埋植在各种结构中，再配上微处理器，使之集传感驱动于一体，便构成自动探测裂纹或损伤和主动控制裂纹扩展的完整控制系统。
(3)用于日常生活:例: 通用汽车已经在进行将智能材料应用在其未来汽车产品中的研发工作。
这些非常“聪明”的材料能够随着温度、压力、磁场和电压等条件的不同变化，而相应改变自身的密度、硬度，甚至外形。
2、自然界生物材料的微观结构有什么共同的特点,第2 章自然界的几种生物体的表面性能及其仿生纳米界面材料1、几个基本概念接触角:固液界面的水平线与气液界面在三相交点O 的切线之间的夹角θ。
(沿气液界面做切线，该切线与固体间的夹角)滚动角概念及意义 :概念:一定重量的液滴在一固体表面开始移动所需的临界倾斜角。
意义:结构色:依靠自然光与波长尺度相似的微结构的相互作用而产生颜色。
光子晶体: 指能够影响光子运动的规则光学结构，这种影响类似于半导体晶体对于电子行为的影响2、植物叶表面的自清洁性粗糙结构—荷叶效应荷叶粗糙表面上有微米结构的乳突，平均直径为5-9um，单个乳突又是由平均直径约为124.3nm的纳米结构分支组成，乳突之间的表面同样存在纳米结构。
在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构，这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起表面超疏水的根本原因，而且，如此所产生的超疏水表面具有较大的接触角及较小的滚动角。
另外，在荷叶的下一层表面同样可以发现纳米结构，它可以有效的阻止荷叶的下层被润湿。
由于微、纳米结构并存，大量空气储存在这些微小的凹凸之间，水珠只与荷叶表面乳突的部分蜡质晶体绒毛相接触。
3、影响固体表面润湿性的主要因素有哪两个?表面自由能:恒温恒压下，液体或固体表面的分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。
高能表面:每平方米几百至几千毫焦，如金属及其氧化物、硫化物、无机盐等低能表面:每平方米二十五至一百毫焦，如有机固体、聚合物等润湿:一种流体从固体表面置换另一种流体的过程，最常见的是固体的气固界面被液固界面所取代的过程。
固体的表面自由能越大，越易被一些液体所润湿。
如何构筑特殊浸润性表面, 》仅通过表面化学组成很难获得大于120的接触角》有着阶层结构的表面能够使任何材料构成的表面变得不可润湿，即在亲水材料表面构筑阶层结构也可能得到疏水表面粗糙结构可使亲水表面更亲水，疏水表面更疏水。
4、蛋白石的颜色是怎样形成的, 蛋白石是由二氧化硅纳米球(nano-sphere)沉积形成的矿物，其色彩缤纷的外观与色素无关，而是因为它几何结构上的周期性使它具有光子能带结构，随着能隙位置不同，反射光的颜色也跟着变化;换言之，是光能隙在玩变色把戏。
5、超亲水/超疏水智能响应性表面可能应用于哪些领域,例:在玻璃基底沉积TiO2薄膜,具有微纳米级的复合结构,表面含大量的乳状突起.经辛基三甲氧基硅烷表面修饰后,静态接触角164度,滚动角4度例:具有浸润、变色双功能的“光开关”氧化钨薄膜采用电化学沉积制备纳米结构的氧化钨薄膜。
该薄膜交替地暴露在紫外光和黑暗中，有效地实现了光致变色和光诱导浸润/去浸润两种开关性质的有效结合。
第3 章智能高分子材料1、几个基本概念智能高分子材料 :集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料。
形状记忆高分子 :对通用高分子材料进行分子组合和改性，使它们在一定条件下，被赋予一定的形状(起始态)，当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定(变形态)。
如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们便可逆地恢复至起始态。
这类具有形状记忆效应特性的高分子材料高分子凝胶 :由于高分子化合物是一种三维网络立体结构，因此它不被溶剂溶解，但其亲溶剂的基团部分却可以被溶剂作用而使高分子溶胀。
液体被高分子网络封闭在里面，失去了流动性，因此凝胶能象固体一样显示出一定的形状。
体积相转变(高分子凝胶的特点):当外界条件发生微小变化时，凝胶体积会随之发生数倍或数十倍的变化，当达到并超过某临界区域时，甚至会发生不连续的突跃性可逆变化智能高分子凝胶:是一类受外界环境微小的物理和化学刺激如温度、光、电场等，其自身性质就会发生明显改变的交联聚合物2、高分子凝胶的特点及响应条件热响应性:能响应温度变化而发生溶胀或收缩即体积相转变的凝胶。
电场响应:在电场刺激下，凝胶产生溶胀或收缩，并将电能转化为机械能。
磁场响应:在磁场刺激下，凝胶产生溶胀和收缩光响应:由于光辐射而发生凝胶溶胀或收缩。
3、形状记忆高分子的类型及应用根据实现记忆功能的条件不同，形状记忆高分子材料分为四种:热致SMP:在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，制件能很快回复初始形状的聚合物。
广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽车及科学实验等领域，如医用器械、泡沫塑料、座垫、光信息记录介质及报警器等。
电致SMP:是热致形状记忆功能高分子材料与具有导电性能物质(如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等)的复合材料。
该复合材料通过电流产生的热量使体系温度升高，致使形状回复，所以既具有导电性能，又具有良好的形状记忆功能主要用于电子通讯及仪器仪表等领域，如电子集束管、电磁屏蔽材料等。
光致SMP:是将某些特定的光致变色基团(PCG)引入高分子主链和侧链中，当受到紫外光照射时，PCG发生光异构化反应，使分子链的状态发生显著变化，材料在宏观上表现为光致形变;光照停止时，PCG发生可逆的光异构化反应，分子链的状态回复，材料也回复原状。
该材料用作印刷材料、光记录材料、"光驱动分子阀"和药物缓释剂等。
化学SMP:利用材料周围介质性质的变化来激发材料变形的形状回复。
常见的化学感应方式有pH值变化、平衡离子置换、螯合反应、相转变反应和氧化还原反应等。
该材料用于蛋白质或酶的分离膜;“化学发动机"等特殊领域。
第4 章形状记忆材料 1、几个基本概念形状记忆合金 :Shape Memory Alloys，SMA是具有形状记忆效应的合金，在一定的外力作用下可以改变其形态(形状和体积)，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。
形状记忆效应:将材料在一定条件下进行一定限度范围内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随即消失而回复到变形前的形状的现象单程记忆效应 :合金在高温下制成某种形状，在低温相时将其任意变形，再加热后可恢复变形前的形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。
双程记忆效应:某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，即通过温度的升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象。
全程记忆效应 :加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应(只能在富Ni的Ti-Ni合金中出现)。
2、形状记忆合金与热致型形状记忆高分子材料、形状记忆陶瓷之间的性能比较(1)SMA的形变量低，一般在10%以下，而SMP较高，形状记忆聚氨酯高于400%;(2) SMP的形状恢复温度可通过化学方法调整，具体品种的形状记忆合金的形状恢复温度一般是固定的; (3) SMP的形状恢复应力一般比较低，约为10-30，而SMA高于1471MPa;(4) SMA的重复形变次数可达到104数量级，而SMP仅稍高于5000次，故其耐疲劳性不理想;(5) SMP仅有单程记忆功能。
(6)SMP的成本低。
3、形状记忆合金的类型及应用应用:已发现的形状记忆合金种类很多，可以分为Ti-Ni系、铜系、铁系合金三大类。
目前已实用化的形状记忆合金只有Ti-Ni系合金和铜系合金。
(1)工程应用:形状记忆合金在工程上的应用很多，最早的应用就是作各种结构件，如紧固件、连接件、密封垫等。
另外，也可以用于一些控制元件，如一些与温度有关的传感及自动控制。
(2)医学应用:利用Ti-Ni合金与生物体良好的相容性，可制造医学上的凝血过滤器、脊椎矫正棒、骨折固定板等。
利用合金的超弹性可代替不锈钢作齿形矫正用丝等。
(3)在宇航空间技术方面的应用:NiTi合金丝制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线--先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线，折叠成一团，用飞船带到太空，温度转变，自展成原来的大面积和形状。