Conosciuto da molti come filo muscolare o metallo della memoria, le leghe a memoria di forma sono materiali che possono essere piegati o deformati, e poi tornare alla loro forma originale quando viene applicato il calore. Mentre le persone hanno più familiarità con il materiale nelle montature per occhiali "infrangibili", queste leghe vengono utilizzate anche come antivibranti, attuatori, e sensori in applicazioni ad alta tecnologia come l'industria aerospaziale e automobilistica, dispositivi medici, e ingegneria civile.

I sistemi di pompaggio di calore sono un altro potenziale utilizzo per le leghe a memoria di forma, sfruttando il loro effetto elastocalorico, che è un effetto di raffreddamento che si verifica quando la lega subisce ciclicamente l'azione di forze meccaniche. Gli scienziati dell'Ames Laboratory pensano che i sistemi di pompaggio di calore progettati in questo modo potrebbero portare a soluzioni più ecologiche, sistemi HVAC e di refrigerazione più efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai modelli di compressione del gas attualmente disponibili.

Per tale applicazione, le leghe a memoria di forma devono "ricordare" più esattamente la loro forma originale, per periodi di tempo più lunghi, attraverso molti cicli ripetuti.

"L'applicazione delle leghe a memoria di forma (SMA) dipende dalla cosiddetta transizione di fase martensitica, che trasferisce il calore avanti e indietro molte volte, idealmente senza alcun degrado del ciclo termico, come cracking, " ha detto Lin Zhou, uno scienziato all'Ames Laboratory. "Per capire perché si verifica tale degrado e trovare modi per migliorare le SMA per le applicazioni del mondo reale, dobbiamo guardare alla microstruttura di questi materiali".

I ricercatori hanno confrontato due SMA a base di rame della stessa composizione ma fabbricate in modo diverso:dopo la ricottura, i campioni sono stati raffreddati a velocità diverse. Quindi entrambi i campioni sono stati riscaldati all'interno del microscopio elettronico a trasmissione (TEM), in modo che gli scienziati potessero osservare la transizione di fase martensitica in tempo reale.

Il campione raffreddato rapidamente si è trasformato ad una temperatura più bassa e con una migliore "memoria" rispetto al campione raffreddato più lentamente. I ricercatori hanno attribuito questo alla formazione di minuscoli punti ricchi di nichel che sono comparsi nel campione raffreddato lentamente, che ha cambiato il percorso di transizione di fase e ha influito negativamente sulle prestazioni della lega.

"Quei precipitati ricchi di Ni modificano la composizione della lega della matrice e rendono più difficile l'inversione della transizione di fase, quindi il ciclo di energia è meno affidabile, " ha detto Zhou. "È questo tipo di intuizione che ci aiuterà a fabbricare SMA migliori".

La ricerca è ulteriormente discussa nel documento, "Analisi TEM in situ del meccanismo di trasformazione di fase di una lega a memoria di forma Cu‒Al‒Ni, " scritto da Tae-Hoon Kim, Gaoyuan Ouyang, Jonathan D. Poplawsky, Matteo J. Kramer, Valery I. Levitas, giugno Cui, e Lin Zhou; e pubblicato in Il giornale delle leghe e dei composti .