形状记忆合金(SMA)会记住它们的原始形状，并在加热后恢复原状。类似于液体在沸腾时转变为气体的方式，SMA在加热或冷却时会发生相变。相变随着原子的运动而发生，肉眼是看不到的。

科学家开发出即使在低温下也能低能量损失的新型可磁化形状记忆合金

SMA用于各种应用，包括用作执行器和传感器。然而，冷却或加热SMA的需要意味着它们的相变会有延迟。

作为最近发明的SMA类型，变磁形状记忆合金(MMSMA)由于在暴露于外部磁场时能够进行相变，因此抵消了这种有限的响应速率。然而迄今为止，MMSMA未能解决大多数SMA的另一个常见问题：它们在相变时会损失大量能量，而这种情况在低温下会大大恶化。

现在，东北大学的一个研究小组通过开发一种能量损失低的钯基(Pd)MMSMA取得了重大突破。与现有的MMSMA相比，即使在约100K的低温下，这种能量损失也仅降低到约1/100。该小组研究的详细信息于2023年6月13日发表在《高级科学》杂志上。

“我们对新型Pd基合金的小能量损失感到惊讶。因此，我们的研究还试图回答两个问题。当温度进一步降低时，例如在液氦温度下，能量损失如何表现(4.2K)，为什么我们的材料表现出如此小的能量损失?”该论文的通讯作者、东北大学工学研究生院助理教授XiaoXu说。

当前钯基合金的低温磁致伸缩性能。图片来源：高级科学(2023)。DOI：10.1002/advs.202207779

为了回答这些问题，Xu和他在东北大学材料研究所(IMR)的同事与东京大学固体物理研究所(ISSP)合作。他们首先在液氦温度下使用脉冲高磁场进行磁化测量。与以前的SMA非常相似，新开发的基于Pd的SMA也表现出随着温度下降而增加的能量损失。但是能量损失仍然明显小于当前的SMA。

该小组随后在低温和强磁场下进行了X射线衍射测量，结果表明新型Pd基合金具有更好的相变晶格相容性。结构内的晶体可以更容易地改变，这解释了为什么与现有的SMA相比，它显示出更小的能量损失。

“我们还惊讶地看到，我们的Pd基合金在低温下可以表现出与稀土材料相当的大磁致伸缩(存在外部磁场时改变尺寸的能力)。这一突破对创造更广泛的好处一个可持续发展的未来，”徐补充道。“氢能作为一种清洁能源正变得越来越重要。由于运输氢通常涉及将其转化为液化氦，因此对可在低温下运行的技术的需求正在增长。我们的Pd基合金即使在低温下也能以有限的能量损失运行-温度，可以用作磁传感器和执行器。”