鎳鈦 (NiTi) 形狀記憶合金 (SMA) 是一種獨特的金屬合金，它在冷態下可以拉伸或彎曲，並保持形狀不變，加熱後則會恢復到原始形狀。這使得 NiTi SMA 廣泛應用於各種設備：外科植入物、防燙傷閥、電動致動器等等。由於 SMA 會對熱量做出反應，研究人員依靠紅外線攝影機來更好地了解其行為。
挑戰：捕捉複合材料中非均勻的熱行為
NiTi SMA 憑藉其卓越的彈熱效應 (eCE) 和超彈性，成為固態冷卻技術中最有前景的材料之一。然而，要準確表徵其熱行為（尤其是在機械應力作用下）仍然是一項複雜的挑戰。
「眾所周知，某些特殊形狀記憶合金的溫度會在施加應力後發生變化，」香港理工大學科學主任胡瑞恩博士解釋。 “我們之前使用熱電偶來測量溫度變化，但它們的單點測量能力不足以捕捉樣品間的非均勻溫度分佈——尤其是考慮到 NiTi 合金的非均勻性。”
整個過程需要高速的紅外線熱影像儀
為了克服這些限制，胡博士和他的團隊向FLIR尋求合適的科學級紅外線熱像儀。他們選擇了FLIR X8583，這是一款配備先進鏡頭、濾光片和軟體的中波高速熱像儀。
「我們的實驗裝置包括使用拉伸試驗機對形狀記憶合金進行拉伸和壓縮試驗，」胡博士說。
“同時，FLIR熱像儀記錄並分析應力作用下的溫度變化。這項功能對於理解彈性熱響應至關重要。”
FLIR X8583熱像儀提供了團隊所需的高速1280 × 1024熱成像，使其能夠可視化機械載荷循環過程中不均勻的表面溫度分佈——從而提供傳統感測器無法提供的洞察力。
科學發現：微結構驅動的熱不均勻性
在最近的一項研究中，該團隊利用雷射粉末床熔融 (LPBF) 技術製備了由近等原子組成的鎳鈦合金。他們發現彈熱效應有顯著的不均勻性，單一樣本的溫差高達 4.2 K。
「紅外線成像顯示，在壓縮誘導的彈熱效應過程中，表面溫度分佈不均勻，」胡博士指出。 “這主要是由於 LPBF 技術製備的鎳鈦合金微觀結構不均勻造成的。”
FLIR 的熱成像捕捉了條紋狀的高溫和低溫區域，幫助團隊將晶粒尺寸、位錯密度和沈澱物分佈與材料的功能性能聯繫起來。
見證：FLIR 在研究中的優勢
胡博士表示：「FLIR紅外線熱像儀的高分辨率對我們的研究尤其有利，因為我們的樣本相對較小。此外，該熱像儀卓越的幀速率使我們能夠精確捕捉快速的溫度變化，這對我們的分析至關重要。FLIR顯著提升了我們的實驗能力，使我們能夠更詳細、更準確地揭示樣本的固有熱行為。」
成果：加深理解和科學影響
借助FLIR強大的工具，研究團隊能夠：
辨識微觀結構不均勻性在溫度分佈中的作用
- 在循環機械測試過程中捕捉全場熱響應
- 獲得對超彈性和功能疲勞的新見解
- 首次循環後恢復率高達96.1%－優異超彈性的證據
- 這些發現有助於推動更廣泛的研究計劃，以推進固態冷卻技術和自適應材料設計的發展。
支持與未來探索
團隊也將他們的成功歸功於FLIR的技術支援，我們期待在研究發展過程中繼續獲得FLIR的合作與支持。
胡博士及其團隊也非常樂意參與FLIR使用者大會和科學論壇，分享見解，促進研究界的合作。
使用FLIR的設備與軟體清單
- FLIR X8583 Camera
- MWIR f/4 3-5 µm MTR Lens
- Research Studio – Professional Edition
- Thermographic Calibration Range: -20°C to 1500°C
結論：使用 FLIR X8583 探測不可偵測物體
FLIR X8583 高速紅外線熱像儀能夠實現快速、全場熱視覺化，已成為香港理工大學不可或缺的研究工具。它使科學家能夠探索鎳鈦合金等先進材料中隱藏的熱動力學——這些數據是傳統感測器無法捕捉的。
FLIR X8583 不僅能記錄溫度，還能揭示背後的科學原理。從揭示微觀結構行為到加速智慧材料和固態冷卻領域的創新，FLIR 不斷突破熱研究的極限。
探索更多關於FLIR X8583特性
