نیتینول چیست؟

نیتینول یک سوپرآلیاژ متشکل از نیکل و تیتانیوم است که دارای چند ویژگی بسیار جالب و مفید است که آن را از سایر آلیاژها متمایز می کند، از جمله حافظه شکل و خاصیت ارتجاعی زیاد. اگر این دو مورد برای شما ناآشنا هستند نگران نباشید، در این وبلاگ به تفصیل توضیح خواهیم داد.

در واقع نیتینول چیست؟

نام نیتینول هم از ترکیب آن و هم از محل کشف آن گرفته شده است : Nickel ، Titanium ، N aval O rdnance L. NOL یک مرکز نظامی ایالات متحده برای تحقیق و توسعه بود که در سال 1959 به طور تصادفی Nitinol را اختراع کرد.

Nitinol که در ابتدا صرفاً به عنوان یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی فرموله شده بود، مشخص شد که دارای خواص خارق العاده ای است که به زودی تحت الشعاع قرار گرفت، اما در بیشتر کاربردها، مقاومت در برابر خوردگی چشمگیر آن را تکمیل کرد.

چرا اینقدر گران است؟

اگرچه نیتینول در سال 1959 اختراع شد، سال ها طول کشید تا نیتینول به صورت تجاری در دسترس باشد. بخشی از دلیل این امر سطح بالای کنترل مورد نیاز برای ایجاد آلیاژ است. ذوب مجدد قوس خلاء برای ترکیب تیتانیوم و نیکل، فرآیندی با هزینه های عملیاتی بالا، استفاده می شود.

علاوه بر این، مانند بسیاری از آلیاژها، ترکیب برای عملکرد نیتینول بسیار مهم است، تغییر تنها 1٪ در نسبت نیکل به Ti می تواند دمای انتقال – و در نتیجه قابلیت استفاده محصول – را تا 100 درجه سانتیگراد تحت تاثیر قرار دهد. .

این عوامل همراه با هزینه نسبتاً بالای مواد خام مورد نیاز. یعنی تیتانیوم، توضیح دهید که چرا نیتینول در واحد وزن بسیار گران است.

فوق الاستیسیته نیتینول

نیتینول را می توان خم کرد و به اشکال پیچیده ای فراتر از نقطه تغییر شکل پلاستیکی اکثر فلزات تبدیل کرد و تقریباً مانند یک سیم انعطاف پذیر عمل می کند. این امکان استفاده از آن را در برنامه های مختلف فراهم کرده است.

نیتینول می تواند تا 30 برابر دورتر از فلزات معمولی باشد و همچنان به شکل اولیه خود بازگردد.

حافظه شکل نیتینول

شاید حتی خارق العاده تر، توانایی نیتینول در به خاطر سپردن شکل خود باشد. اگر یک تکه سیم نیتینول در دمای معینی، اغلب در حدود 500 درجه سانتیگراد، به شکلی درآید، وقتی دوباره به دمای انتقال خود که اغلب به 40 درجه می رسد، دوباره به آن شکل باز می گردد.

این کار را به دلیل پیوند اتمی بین ردیف‌های اتم انجام می‌دهد که سعی می‌کنند در زمان گرم شدن به شکل خود بازگردند. تغییر از دمای گرم به دمای اتاق با عبور مواد از فاز آستنیتی به فاز مارتنزیتی اتفاق می‌افتد.

کاربرد نیتینول چیست؟

نیتینول، ماده ای که مانند هیچ چیز دیگری نیست، کاربردهای خلاقانه و منحصر به فردی دارد. در حالی که مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا آن را به یک ماده عالی برای کاربردهای پزشکی تبدیل می کند، برنامه واقعا شگفت انگیز از عملکرد حافظه خود استفاده می کند.

نیتینول در پزشکی: استنت ها و بریس ها

استنت وسیله ای است که یک ورید یا شریان را باز نگه می دارد، این اغلب زمانی مورد نیاز است که بیمار از شرایطی مانند بیماری شریان محیطی رنج می برد. استنت نیتینول شبیه یک استوانه است که سیم آن به صورت شبکه ای شبیه تقویت کننده ای که روی شلنگ باغچه دیده می شود، شکل می گیرد.

جراح استنتی را انتخاب می کند که قطر خارجی آن – در حالت طبیعی – کمی بزرگتر از قطر شریان آسیب دیده باشد. استنت تا حدود نیمی از قطر نهایی خود فشرده می شود و به آن اجازه می دهد به راحتی به داخل شریان یا ورید منتقل شود.

هنگامی که در جای خود قرار می گیرد، گرمای بدن انسان باعث می شود که نیتینول شکل اصلی خود را به خاطر بیاورد و با اعمال فشار بیرونی بر روی دیواره ورید، از فرو ریختن آن جلوگیری می کند.

بریس ها در دندانپزشکی برای تنظیم موقعیت دندان ها در طی چند ماه یا سال استفاده می شوند. از آنجایی که این دستگاه ها باید قوی، مقاوم در برابر خوردگی و بسیار چکش خوار باشند، از نیتینول برای تشکیل ساختار اصلی بسیاری از بریس ها و نگهدارنده ها استفاده می شود.

کاربردهای عملی برای حافظه نیتینول تاثیر می گذارد

دستگاه‌ها و ریزه کاری‌های زیادی وجود دارند که از اثر حافظه نیتینول استفاده می‌کنند، مانند این که به عنوان یک موتور در آب گرم یا به عنوان اسباب‌بازی‌های جدید عمل می‌کنند. اما چند کاربرد از این پدیده وجود دارد که بسیار مفید هستند.

از آنجایی که تقریباً تمام فلزات با عبور جریان الکتریکی از آنها گرم می شوند، می توان از یک تکه نیتینول به عنوان یک محرک استفاده کرد و به سادگی از طریق یک مدار الکتریکی در حال ایجاد، به یک سیستم نیرو وارد کرد. این برای موقعیت‌هایی که موتورهای الکتریکی یا سیستم‌های هیدرولیک بیش از حد حجیم و غیرعملی هستند عالی است.