镍钛（NiTi）形状记忆合金（SMA）是一类非凡的材料：在低温下，它们可以被弯曲或拉伸至新形状，而加热后又能恢复至原始形态。这一独特特性促成了诸如外科植入物、防烫阀门以及紧凑型执行器等创新应用。但若要充分释放其在下一代技术中的潜力，例如固态制冷，科学家们需要更深入地理解这些合金在受力条件下的行为。
非均匀热行为的挑战
由于其优异的弹性热效应（eCE）和超弹性性能，NiTi SMA被视为固态制冷系统的理想候选材料。然而，要表征其在机械加载下的热响应却极具挑战。
“研究已充分证明某些形状记忆合金在受力时温度会发生变化，”香港理工大学（PolyU）科学主任胡瑞恩博士解释道。“过去我们依赖热电偶，但这种单点测量无法捕捉试样表面非均匀的温度场，尤其是在镍钛（NiTi）合金固有非均质性的情况下。”
借助高速全场红外成像
为解决这一局限，胡博士团队采用了一套科研级红外解决方案——FLIR X8583高速热像仪。这款中波热像仪具备1280 × 1024分辨率及先进光学系统，能够在拉伸与压缩测试过程中捕捉整个试样表面的快速热变化。
“我们的实验系统将拉伸试验机与FLIR系统集成，”胡博士指出，“在合金受力的同时，热像仪可实时提供热分布图，这对于研究传统传感器无法解析的弹性热效应至关重要。”
揭示隐藏的微观结构影响
利用激光粉末床熔融（LPBF）制备的样品，研究人员发现：单个试样表面温度差异竟高达4.2 K。
“红外成像揭示了压缩诱导弹性热效应下的条纹状热分布，”胡博士表示，“这些非均匀性源于显微组织、晶粒尺寸、位错密度及析出物分布的差异，直接影响合金的功能性能。”
通过捕捉全场热动态，FLIR X8583揭示了点测量方法无法观测到的相关性。
FLIR系统的优势包括：
- 对小尺寸样品进行高分辨率精确成像。
- 卓越的帧率，捕捉快速温度变化。
- 全场可视化应力下的热梯度分布。
借助这些能力，团队得以：
- 确认微观结构非均匀性在SMA性能中的作用。
- 获得关于超弹性与功能疲劳的新见解。
- 展示首轮测试后96.1%的恢复率，凸显其优异耐久性。
“FLIR相机的高分辨率与高速成像极大提升了我们研究镍钛（NiTi）合金的能力，”胡博士总结道，“它让我们能够以前所未有的细节揭示合金的内在热行为。”
这项研究成果正推动固态制冷技术与自适应材料的发展。PolyU同时感谢FLIR技术团队的大力支持。
“我们受益于FLIR代表刘永波先生的专业支持，他帮助我们克服了技术难题。我们期待与FLIR持续合作，并将研究成果分享给更广泛的学术界。”胡博士补充道。
捕捉不可见的细节
凭借高速、全场可视化能力，FLIR X8583已成为PolyU先进材料研究的核心工具。它不仅记录温度，更揭示决定材料性能的隐性热动态——这些洞察对于加速形状记忆合金及固态制冷技术的创新至关重要。
