形状记忆合金告别老式口腔正畸

现在的牙齿矫治器可追溯到20世纪初，那是牙科的黑暗年代，当时缺乏麻醉药，所用的设备仿佛是中世纪的刑具。一位名为Eugene S. Talbot的牙医甚至认为，咬合不正或“牙齿弯曲”等现象与“神经病、白痴、退化或疯子”的基因遗传相关。

谢天谢地，正畸矫治器现已有显著发展（并不再被世俗眼光唾弃），从头帽矫治器到陶瓷托槽，从嵌入固定带到永久保持器，甚至还成了某些人的一种理想的选择。进入加拿大技术初创公司Smarter Alloys。这是入驻在多伦多欧特克技术中心的一个公司，它采用一种称为“多重记忆材料”的金属合金来制成口腔正畸弓丝（SmartArch），从而让口腔正畸实现了一个显著的飞跃。

这种弓丝是”智能”的，因为它能“学习”，并可通过编程满足患者各牙齿的需要和力度，从而可减少高达50%的治疗时间。

多重记忆材料具有两种独特的属性：形状记忆能力和超级弹性。形状记忆合金与多重记忆材料一样，能够“学习”某种形状、“忘掉”这种形状，而以后又恢复到这种形状，所有这些都取决于温度。

Smarter Alloys公司营销和产品开发副总裁Michael Kuntz博士说：“为获得形状记忆效果，我们将材料冷却到一定温度以下，然后可以弯曲它，做出想要的任何形状。然后只要给材料加热，高于那个温度，它就会恢复到以前的形状。它有这种记忆形状的能力。很神奇吧。”

Kuntz说，与其他类似材料相比，形状记忆合金的弹性也更大——它可以拉伸。但在没受拉伸的情况下，它会恢复原来的形状，对佩戴者没有不良影响。

Kuntz说：“形状记忆合金在其原始形状上具有一种称为超级弹性的特性。我们可对这种材料进行很大程度的拉伸，比任何其他金属类型的拉伸程度都大。其可拉伸长度达到总长度的10%，而且能吸收大量的逆向张力。”

Smarter Alloys公司制作这种专属弓丝时，工程师和设计师通过激光对多重记忆材料进行编程，在弓丝的各个部分可编制不同的各种力度。

Kuntz说：“刚开始时，正畸医生先把一根直径很小的弓丝用于最小的牙齿。如果用一根很大的弓丝，牙齿受的力会很大，病人会很痛苦，并且会给牙齿带来很多问题，可能导致牙根死亡，需要进行根管治疗。”

采用多重记忆材料，可把位于后面的弓丝做得比较强，因为此处的臼齿较大，间隔也较大。而前面的牙齿较小，排列较紧密，所用的弓丝就不那么强，从而减少力度及其带来的痛苦。这与以前常用的治疗方案不同，以前的方案无论牙齿位置在哪，拉力强度都是同样的。传统方法需对患者进行更痛苦的调整，并需要更多种弓丝来达到想要的效果。

Kuntz说：“我们的方案无需先用非常小的、然后再用非常大的弓丝来移动不同的牙齿，而是对弓丝的强度进行编程，用激光对弓丝进行编程，让它对每颗牙齿施加正确的力度。这样，我们放入一根弓丝就能同时用正确的力度移动每颗牙齿，这可对治疗时间产生巨大影响。”

以前的典型的正畸方案可能需要在一年半内更换四根不锈钢弓丝，Kuntz说，SmartArch将这个过程削减到只用两根弓丝，而且所用时间可能不到以前的一半。

Smarter Alloys还在不断探索，寻找更多机会，在其他医学学科中使用形状记忆合金。Kuntz说，应用于心脏导管可称为一个典范之作。

“我们可以把支架（就像管状的脚手架一样）压缩成较小的直径，用导管送入人体，然后将支架放在我们想放置的地方，”他说，“患者的体温让它变暖，就会‘记起’并展开恢复以前的形状。此外，它还能吸收大量张力，在动脉移动时或每次心跳时灵活应变。所以，这种材料大有用武之地。”

形状记忆合金也可用来支持甚至加强关节和骨骼。“它的超级弹性特性与人体材料相似，” Kuntz说，“肌腱、骨骼和皮肤之类的人体组织在压力应变反应方面的特性与这种材料非常相似。这材料本身是与人体相容的，能植入人体，也能模仿人体的特性及其机械结构。”

Smarter Alloys也在研究把它应用于汽车和航空航天行业的机会。该公司目前驻于多伦多欧特克技术中心，正在开发其首款消费类产品——用于虚拟现实和增强现实的触觉设备——以及其他项目，如更换开关、闩锁，甚至各种设备和产品中的发动机。

Kuntz说：“也可以用形状记忆合金制作传感器。大多数带有发动机的应用需要有个传感器来告诉你发动机的位置。我们可以将传感器嵌入到材料里面，使发动机、执行器和传感器都位于一个设备中，即一条简单的线中。这可是相当强大啊。”