形狀記憶合金（Shape Memory Alloys，簡稱SMAs）是一類具有特殊功能的新型金屬材料，它們能夠記住特定的形狀并在特定條件下恢復到原始狀態。這種獨特的“記憶”特性使形狀記憶合金在航空航天、生物醫學、自動化控制等眾多領域展現出廣闊的應用前景。

形狀記憶合金的記憶效應主要源于其獨特的微觀結構。這類合金通常由兩種或多種金屬元素組成，如鎳鈦合金（Nitinol）、銅基合金（如銅鋅鋁合金）等。在固態相變過程中，形狀記憶合金存在兩種不同的晶體結構相：高溫下的奧氏體相和低溫下的馬氏體相。當材料從高溫冷卻至相變溫度以下時，它會從奧氏體相轉變為馬氏體相，此時材料較為柔軟，易于變形。如果將變形后的材料加熱至相變溫度以上，馬氏體相會逆轉變為奧氏體相，材料便會“記憶”并恢復到變形前的原始形狀。這一過程被稱為形狀記憶效應。

除了形狀記憶效應，形狀記憶合金還具有超彈性。在適當的溫度范圍內，當材料受到外力作用發生較大變形后，一旦撤除外力，它能立即恢復原狀，而無需加熱。這種特性在醫療器械（如牙齒矯正器、血管支架）和精密儀器中得到了廣泛應用。

形狀記憶合金的應用領域十分廣泛。在航空航天領域，它們被用于制造可展開結構，如衛星天線和太陽能電池板，這些結構在發射時呈壓縮狀態以節省空間，進入軌道后通過加熱自動展開。在生物醫學領域，鎳鈦合金因其良好的生物相容性被廣泛應用于支架、骨科植入物和微創手術器械中。在機械工程和自動化控制中，形狀記憶合金被用作驅動器或傳感器，利用其熱敏特性實現精確的位移控制。

盡管形狀記憶合金具有諸多優勢，但也面臨一些挑戰，如成本較高、疲勞壽命有限以及相變溫度控制難度大等。未來，隨著材料科學和制造技術的進步，形狀記憶合金有望在智能材料、機器人技術和能源系統中發揮更大作用，成為推動技術創新的重要力量。