Art and Shape-Memory Alloys

让-马克·菲利普

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摘要：形状记忆合金的特殊性质一旦应用于艺术，便能够重新发明雕塑。这些形状记忆合金能够在不同温度下“学习”并“记住”不同的形状——当它们再次处于同样的温度时，会严格地回忆起这些形状——这为雕塑增添了前所未有的维度和新的自由度。为以实心镍钛合金制作第一件纪念碑式雕塑所付出的努力，使工业与艺术这两个合作伙伴得以相互丰富：既拓展了技术知识的边界，也为艺术家的想象开辟了新的天地。

艺术与技术：艺术与形状记忆合金（Art and Shape-Memory Alloys）

科学知识与技术专长呈指数式爆炸，这是当今社会的特征；它不可能对人的感受力和艺术创作毫无影响。如果说科学可以成为模型或灵感的精神源泉，那么技术则能为艺术创作提供新的工具。就后者而言，近年来出现了两种倾向：一类艺术家采用现有技术，将其融入自己的作品；另一类艺术家则对这些技术提出更高的要求，使之适应自己的创作需要。

我的雕塑中艺术与形状记忆合金之间的关系，正体现了第二种倾向。这种关系预示着艺术、研究与工业之间前所未有的协同，它将艺术纳为有价值的合作伙伴，从而革新了经济的逻辑。

形状记忆合金简介

青铜时代，铁器时代……形状记忆时代。导致形状记忆效应的可逆马氏体相变，早在1932年便已在金镉合金中被注意到[1]，1938年又见于铜锌合金[2]。自20世纪50年代起，Thomas A. Read及其同事在

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伊利诺伊大学机械工程系对这些材料进行了研究[3]，但直到1962年，W. J. Buehler及其同事才在美国海军军械实验室（Naval Ordnance Laboratory）发现镍钛合金（Buehler将其命名为NiTiNOL）也具有这种形状记忆效应[4]。此后，人们研究了大量合金体系（铜基合金和镍钛合金家族至今仍是最具商业吸引力的体系）；对形状记忆合金的关注，以及利用这些材料开发产品的水平，都已大幅提高，并仍在持续增长。

形状记忆效应是指某些金属“记住”先前形状的能力。这些金属在某一特定温度以下可以被变形（弯曲、扭转、拉伸等），而一旦被加热到略高于该温度，便会恢复先前的形状。尽管这些金属在该温度以下完全稳定，加热却会使它们瞬间恢复原来的形状。有些合金甚至能同时记住两种形状：加热时恢复未变形的形状，冷却时又回到变形后的形态——这就是所谓的双程记忆效应。

具有这些效应的合金包括镍钛、铜锌铝、铜铝镍、金镉以及铟铊合金。这些材料可在−196°C至+150°C之间发生形状变化，而目前的研究旨在开发新的合金，以扩大这一温度范围并降低成本。

形状记忆合金的早期应用（1969年）包括一种空心圆筒：加热后即可收缩套紧在管道上，形成高度可靠的接头（Raychem公司的Cryofit®管接头）——这项技术如今用于核电站、关键的飞机液压系统等领域。多年来，以稳定一致的方式生产这些合金极为困难，阻碍了它们的发展；但如今，形状记忆之梦正在成为现实。

未来会怎样？这就好比在雾天攀登一道又长又陡的阶梯：我们知道自己在向上攀登，却看不到任何平台，终点又如此遥远，以至于无从想象。我相信，形状记忆合金与艺术世界的结合，将带来冶金学的复兴。

雕塑的再造

七年前，我通过期刊上的技术论文，以及在巴黎参加一次以“记忆……”为主题的会议，发现了形状记忆合金。从那时起，我便一直与形状记忆合金打交道。我之所以投身于此，原因有以下几点：

观察形状记忆现象时油然而生的情感：一种源于启示的震撼；变形之谜、变形之奇、变形之美；与物质的一种新关系；一种无可比拟的意识觉醒；脑海中浮现的文化意象：“Objets inanimés, avez-vous donc une âme ?”（“无生命之物啊，你们可有灵魂？”——Lamartine）
这一现象在我们周围世界中无处不在：既然已被辨识出来，它似乎就存在于许多情形之中。除了金属合金，它还存在于塑料、陶瓷、毛发、细菌、免烫织物以及精子鞭毛之中。看来，这一现象与我们环境中存在的种种形态并非毫无关联。
物质在原子尺度上的性质向我们的感官显现：视觉成为原子“隐秘”行为的直接见证。
确信雕塑已借由一种前所未有的观念与创作方式被彻底重新发明、发生蜕变：一种与环境相关联的、真正的时空形态演变，它在艺术史上确立了自己的日期，并开辟了新的视野。

创作潜力

如果说雕塑至少直到今天都是静止不动的，那么形状记忆合金的发展则使我得以在雕塑中引入形状的变化——这些变化是可预见的，与环境条件和周围温度相关联。

受这些材料种种可能性的启发，我设计并制作了许多实心形状

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记忆合金雕塑的原型，它们是“活的”，能够运动。我的设计包括：

随温度变化，男性躯干可逆地转变为女性躯干：在阴凉处，它是男人的躯干；在阳光下，则是女人的躯干（图1）。对我而言，这第一件设计只是一次风格练习，而非真正的艺术创作。
一尊萨莫色雷斯的胜利女神复制品：冬天披着衣袍，夏天则赤身裸体。
一棵表现出有机生命行为的金属之树：冬天一种形态，春天一种形态，夏天一种形态……不同的时辰呈现不同的形态。（这是《新盟约之树》的初稿，见下文及图2。）

还有许多其他构想以雏形存在于我的想象之中；但即便它们在理论上切实可行，也仍需在实践层面变得可以实现。

通往工业技艺的漫长旅程：从构想到实现

自1984年以来，我已说服法国多家企业和研究机构参与我正在开发的项目和原型[5]。我也求助过多家高科技实验室。然而，法国的经济与工业要务同艺术的需要并不相容：成本高昂，小规模的设想被放弃，大规模的作品又无法建造。

我知道，在欧洲其他地区、日本和美国，相关研究正在进行，于是我开始寻找一个新的、有价值的合作伙伴。在美国，Raychem公司拥有20年研究形状记忆合金的经验，并在此期间向基础研究投入了巨额资金。艺术家与工业之间必须建立合作、对话与互动，并发展出一种切实可行的经济逻辑。我的工业合作伙伴Raychem公司明白，基于艺术的构想可以演进并延伸到工业应用中，因此投资雕塑开发项目在未来可能大有裨益。

我与Raychem公司合作的第一个项目是《致敬Tinel，或生命之环》（图3）。这件雕塑既有昼夜的节律，也有四季的节律：在夏天或炎热的白昼，它“绽放”成一个完整的圆环（直径5米）；在冬天或寒冷的夜晚，则收拢为一个双层圆环（直径2.5米）。

未来的一个项目将是《新盟约之树》，这棵“树”将像植物有机体一样随四季而生（见图2）。

1988年春，我与Raychem公司合资创立了Creartech公司，其宗旨是帮助希望在作品中使用形状记忆合金的设计师和艺术家[6]。

当前展望

当今社会中种种机遇之间的这种征兆性关联，证明了人的投入在汇聚不同领域（此处为科学与艺术）的能力方面的重要性，也表明这样的结合是可能的、富有成果的。我们必须继续证明技术对艺术发展的贡献，并为多元化的文化责任铺平道路——不仅要通过决策与实施的常规渠道（艺术的市场推广、企业赞助、政府订件等），更要采纳一种切实可行、互惠互利的思维方式：在这种思维中，艺术及其所要求的额外性能可以成为企业的创新催化剂，例如为基础研究启发新的方向。

图1。让-马克·菲利普，《雌雄同体》（原型），铜锌铝合金，20×15厘米。男性躯干（20°C）可逆地转变为女性躯干（55°C）。

图2。让-马克·菲利普，《新盟约之树》，计算机模拟，镍钛合金（Raychem）。夏季时高约15米、宽约9米。这棵树将随四季而“生”：从左至右的图像展示了雕塑从冬季到夏季的变化。这棵树还会歌唱，因为形状记忆合金在低温下声阻尼高，在高温下声阻尼低。

图3。让-马克·菲利普，《致敬Tinel，或生命之环》，计算机模拟，镍钛合金（Raychem），夏季直径5米，冬季直径2.5米。平面圆环（直径5米）可逆地转变为平面双层圆环（直径2.5米）。这件雕塑随昼夜与季节的温度而“呼吸”。成对的图像分别展示正面与侧面（左、右）：（上）夏季；（中）秋季；（下）冬季。

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参考文献与注释

L. C. Chang与T. A. Read，“Plastic Deformation and Diffusionless Phase Changes in Metals — The Gold-Cadmium Beta Phase”，Transactions of the American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers，第191卷，第47—52页（1951年）。
J. Perkins、G. R. Edwards、C. R. Such、J. M. Johnson与R. R. Allen，载于J. Perkins主编Shape Memory Effects in Alloys（纽约：Plenum Press，1975年）。
Chang与Read，同注[1]。
W. J. Buehler、J. V. Gilfrich与R. C. Wiley，“Effect of Low-Temperature Phase Changes on the Mechanical Properties of Alloys Near Composition TiNi”，Journal of Applied Physics，第34卷第5期（1963年5月）。
其中包括法国国家科学研究中心（C.N.R.S.）、法国原子能委员会（C.E.A.）、法国国立应用科学学院（I.N.S.A.）、Péchiney集团以及Souriau公司。
Creartech S.A.，2, Boulevard du Moulin à Vent, 95800 Cergy-Saint-Christophe，法国。