力学性能独特，形状记忆合金成为智能材料重要发展方向

事件：天津大学徐连勇教授课题组利用激光粉末床熔化技术成功实现了高性能CuAlNi形状记忆合金的精准控形控性和有效功能响应，该工作为制备高表面质量和优良的力学/功能特性的高性能铜基形状记忆合金提供了新的思路。 基于形状记忆效应，形状记忆合金具备传感&驱动双重性能 形状记忆合金是一种能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性。基于形状记忆效应，形状记忆合金具有传感和驱动双重性能，受到行业广泛关注并获得广泛应用，成为智能材料重要发展方向。 力学性能独特，形状记忆合金应用前景广阔 形状记忆合金由于具有独特的形状记忆效应和超弹性，以及高阻尼性、耐磨性、耐腐蚀性、高功重比、生物相容性等优越性能，已在汽车工业、航空航天、生物医疗、建筑工程、机器人等领域获得广泛应用：（1）汽车工业：风扇离合器、风扇叶片控制器、恒温控制阀、执行器等；（2）航空航天：飞机液压管接头、智能锁紧释放机构、空间较链单元等；（3）生物医疗：自扩张血管支架、心脏封堵器、骨固定材料、接骨器等；（4）建筑工程：阻尼耗能装置、隔震结构、泡沫复合材料等；（5）机器人：机械手、温度传感器、驱动器、恒温器等。根据IMARC数据，2022年全球形状记忆合金市场规模达125亿美元，预计到2028年市场规模将达到250亿美元，6年CAGR为12.3%。受政策支持和下游领域加速发展双重驱动，形状记忆合金市场规模有望持续扩容。 产学研协同创新驱动，国内形状记忆合金有望加速发展 竞争格局方面，海外材料强国在全球形状记忆合金市场中占据绝大部分份额，我国奋力追赶，在形状记忆聚合物等多个领域取得较快进展。国内形状记忆合金主要的生产公司有安泰科技、有研新材、法尔胜Fasten等，此外，有研院、中科院沈阳金属研究所、西北有色院等科研机构及上交、哈工大等高校均加码研发，在产学研协同创新驱动下，有望加速技术成果转化，促进形状记忆合金应用，建议关注行业及公司相关进展。 风险提示：技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。 1.形状记忆合金：具有“记忆”的金属智能材料 形状记忆合金是先进工业领域的关键金属智能材料之一，其中镍钛基记忆合金优势明显。 形状记忆合金是一种能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性。按照合金种类，形状记忆合金主要分为Ni-Ti基、Cu基、Fe基3类，除此之外，形状记忆复合材料近年来也取得较大的进步。每种形状记忆合金对于特定的要求或应用场景都具有自身优势，总体来看，Ni-Ti基记忆合金具有形状记忆特性好、金属耐疲劳特性强、金属强度高、生物相容性优异等优点，适合于大多数领域的应用；而Fe基和Cu基记忆合金成本较低，但其不稳定性和较差的热机械性能限制了自身的应用。 表1：形状记忆合金体系分类 总体来看，形状记忆合金具备独特和优异的力学性能。优势方面，形状记忆合金具备形状记忆效应、超弹性、高阻尼等优异的力学性能。其中，形状记忆效应是形状记忆合金最本质的特性，指特定合金在高温下处理成一定的形状，冷却至低温马氏体相变状态后将进行一定限度的塑性变形，再加热到高温母相状态时又恢复到低温变形前形状的效应。基于形状记忆效应，形状记忆合金具有传感和驱动双重性能，可用作执行器，在形状恢复过程中输出力。局限性方面，形状记忆合金动作频率较低，难以用于高频率工作场所，循环过程中的相变诱发塑变积累会使形状记忆效应退化。 表2：形状记忆合金性能优势及局限性 2.力学性能独特，形状记忆合金应用前景广阔 形状记忆合金由于具有独特的形状记忆效应和超弹性，以及高阻尼性、耐磨性、耐腐蚀性、高功重比、生物相容性等优越性能，已在汽车工业、航空航天、生物医疗、建筑工程、机器人等领域获得广泛应用： （1）汽车工业：形状记忆合金具备形状记忆效应、超弹性、耐磨性、高阻尼性等优异的力学性能，将其作为缓冲吸能材料应用于汽车安全领域，可有效地提高汽车碰撞吸能保护效果；同时随着无人驾驶技术的出现，对汽车传感器和执行器的要求也更加苛刻，形状记忆合金执行器可取代已使用多年的电磁执行器。具体应用有：风扇离合器、风扇叶片控制器、恒温控制阀、执行器等。 （2）航空航天：形状记忆合金由于具备形状记忆效应、质量轻等特点，可减小航空器空间机构的铰接和液压管路的连接中产品的体积和质量，提高连接效能和稳定性，达到便于运输的目的。具体应用有：飞机液压管接头、智能锁紧释放机构、空间较链单元等。 （3）生物医疗：形状记忆合金优越的反复使用稳定性、耐腐蚀性、生物相容性、超弹性、低杨氏模量等特性，为许多医学难题提供了新的解决方案。具体应用有：自扩张血管支架、心脏封堵器、骨固定材料、接骨器等。 （4）建筑工程：形状记忆合金凭借其超弹性、高阻尼性以及弹性模量随温度同步变化的特征，在建筑桥梁减震降噪、耗能阻尼方面有着突出表现。在追求建筑材料结构轻量化、先进智能化、功能多样化的趋势下，形状记忆合金及其复合材料将在建筑领域发挥更大的作用。具体应用有：阻尼耗能装置、隔震结构、泡沫复合材料等。 （5）机器人：形状记忆合金由于具备形状记忆效应、质量轻等特点，利用形状记忆合金弹簧与其合金丝可装配成小型机器人，控制合金的收缩可操纵机器人手指的张开、闭合以及屈伸等动作。合金元件靠直接通入脉冲变频电流控制机器人的位置、动作及动作速度。 具体应用有：机械手、温度传感器、驱动器、恒温器等。 表3：形状记忆合金应用领域广泛 受政策支持和下游领域加速发展双重驱动，形状记忆合金市场规模有望持续扩容。形状记忆合金由于具备形状记忆效应、超弹性、高阻尼性等特性，是未来智能材料的发展方向，符合国家战略性新兴产业规划，受国家政策支持与鼓励发展。同时受汽车工业、航空航天、生物医疗、建筑、机器人等领域发展拉动，形状记忆合金需求快速增长。根据IMARC数据，2022年全球形状记忆合金市场规模达125亿美元，预计到2028年市场规模将达到250亿美元，6年CAGR为12.3%。未来，随着形状记忆合金技术的发展与成本的下降，有望进一步拓展应用范围，将带动形状记忆合金市场规模进一步扩大。 图1：全球形状记忆合金市场规模有望持续快速增长 竞争格局方面，海外材料强国在全球形状记忆合金市场中占据绝大部分份额，我国奋力追赶，多个领域取得较快进展。美国、日本、欧盟等材料强国早已针对形状记忆合金展开研究工作，在全球形状记忆合金市场中保持领先地位。我国在形状记忆合金领域的研究虽然起步较晚，但是进展较快，在多个领域已达到国际领先水平，特别是在形状记忆聚合物方面，开发出超高力学性能形状记忆聚合物等多种新材料，在智能家居、航空航天和软体机器人领域应用潜力可期。 产学研协同创新驱动，国内形状记忆合金有望加速发展。国内形状记忆合金主要的生产公司有安泰科技、有研新材、法尔胜Fasten等，此外，有研院、中科院沈阳金属研究所、西北有色院等科研机构及上交、哈工大等高校均加码研发，在产学研协同创新驱动下，有望加速技术成果转化，促进形状记忆合金应用，建议关注行业及公司相关进展。 图2：国外形状记忆合金主要公司 图3：国内形状记忆合金主要公司及研究机构 3.风险提示 技术发展不及预期风险；下游需求不及预期风险；产业政策推进不及预期风险。