Nikiel tytanowy - Nickel titanium

Nikiel Tytan
Nitinol draht.jpg
Druty nitinolowe
Właściwości materiału
Temperatura topnienia 1310 ° C (2390 ° F)
Gęstość 6,45 g / cm 3 (0,233 funta / CU)
Rezystywność elektryczna (austenit) 82 × 10 − 6  Ω·cm
(martenzyt) 76 × 10 − 6  Ω·cm
Przewodność cieplna (austenit) 0,18 W/cm·K
(martenzyt) 0,086 W/cm·K
Współczynnik rozszerzalności cieplnej (austenit) 11 × 10 - 6 /°C
(martenzyt) 6,6 × 10 - 6 /°C
Przepuszczalność magnetyczna <1.002
Podatność magnetyczna (austenit) 3,7 × 10 - 6  emu/g
(martenzyt) 2,4 × 10 – 6  emu/g
Moduł sprężystości (austenit) 75-83 GPa
(martenzyt) 28-40 GPa
Granica plastyczności (austenit) 195-690 MPa
(martenzyt) 70–140 MPa
Współczynnik Poissona 0,33
Właściwości nitinolu zależą od dokładnego składu stopu i jego obróbki. Specyfikacje te są typowe dla dostępnych w handlu stopów nitinolu z pamięcią kształtu. NITINOL

Tytanu, niklu , znana również jako Nitinol , to metalowa ze stopu z niklu i tytanu , w którym te dwa elementy występują w mniej więcej równe procentowe atomowych. Różne stopy są nazywane według procentu wagowego niklu; np. Nitinol 55 i Nitinol 60 . Wykazuje efekt pamięci kształtu i superelastyczność w różnych temperaturach.

Stopy nitinolu wykazują dwie ściśle powiązane i unikalne właściwości: efekt pamięci kształtu i superelastyczność (zwaną również pseudoelastycznością ). Pamięć kształtu to zdolność nitinolu do ulegania deformacji w jednej temperaturze, pozostawania w zdeformowanym kształcie po usunięciu siły zewnętrznej, a następnie przywracania pierwotnego, niezdeformowanego kształtu po podgrzaniu powyżej „temperatury transformacji”. Superelastyczność to zdolność metalu do ulegania dużym odkształceniom i natychmiastowego powrotu do swojego niezdeformowanego kształtu po usunięciu obciążenia zewnętrznego. Nitinol może odkształcać się 10–30 razy bardziej niż zwykłe metale i powracać do swojego pierwotnego kształtu. To, czy nitinol zachowuje się z efektem pamięci kształtu, czy superelastycznością, zależy od tego, czy znajduje się on powyżej temperatury przemiany określonego stopu. Poniżej temperatury przemiany wykazuje efekt pamięci kształtu, a powyżej tej temperatury zachowuje się superelastycznie.

Historia

Słowo Nitinol pochodzi od jego składu, a miejscem jego odkrycia: ( Ni ckel Ti tanium- N Aval O rdnance L aboratory). William J. Buehler wraz z Frederickiem Wangiem odkryli jego właściwości podczas badań w Naval Ordnance Laboratory w 1959 roku. Buehler próbował stworzyć lepszy stożek nosowy pocisku, który byłby odporny na zmęczenie , wysoką temperaturę i siłę uderzenia . Odkrywszy, że stop niklu i tytanu w stosunku 1:1 może się spełnić, w 1961 roku przedstawił próbkę na spotkaniu kierownictwa laboratorium. Próbka, złożona jak akordeon , była przekazywana i zginana przez uczestników. Jeden z nich podgrzał próbkę z zapalniczki i, ku zaskoczeniu wszystkich, pasek w kształcie akordeonu skurczył się i przybrał swój poprzedni kształt.

Chociaż potencjalne zastosowania nitinolu zrealizowano natychmiast, praktyczne wysiłki na rzecz komercjalizacji stopu podjęto dopiero dekadę później. Opóźnienie to wynikało w dużej mierze z nadzwyczajnej trudności w topieniu, obróbce i obróbce stopu. Nawet te wysiłki napotkały trudności finansowe, które nie zostały łatwo przezwyciężone aż do lat 80., kiedy te praktyczne trudności zaczęły wreszcie być rozwiązywane.

Ogólnie rzecz biorąc, odkrycie efektu pamięci kształtu datuje się na rok 1932, kiedy to szwedzki chemik Arne Ölander po raz pierwszy zaobserwował tę właściwość w stopach złota i kadmu. Ten sam efekt zaobserwowano w Cu-Zn ( mosiądz ) na początku lat pięćdziesiątych.

Mechanizm

Widok 3D struktur austenitu i martenzytu związku NiTi.

Niezwykłe właściwości nitinolu wywodzą się z odwracalnej przemiany fazowej w stanie stałym, znanej jako przemiana martenzytyczna , między dwiema różnymi fazami krystalicznymi martenzytu, wymagającej naprężenia mechanicznego 10 000-20 000 psi (69-138 MPa).

W wysokich temperaturach nitinol przyjmuje wzajemnie przenikającą się prostą strukturę sześcienną, zwaną austenitem (znaną również jako faza macierzysta). W niskich temperaturach nitinol spontanicznie przekształca się w bardziej skomplikowaną jednoskośną strukturę krystaliczną znaną jako martenzyt (faza potomna). Istnieją cztery temperatury przejścia związane z przemianami austenitu w martenzyt i martenzyt w austenit. Począwszy od pełnego austenitu martenzyt zaczyna tworzyć się jako stop chłodzi się do tak zwanego martenzytu temperatury początku lub M s i w temperaturze, w której zakończenia transformacji nazywa się martenzytu temperaturę końcową lub M f . Gdy stop jest w pełni martenzyt i jest poddawany ogrzewaniu, austenit zaczyna tworzyć się w temperaturze początkowej austenitu A s i kończy się w temperaturze końcowej austenitu A f .

Histereza termiczna przemiany fazowej nitinolu

Cykl chłodzenia/ogrzewania wykazuje histerezę termiczną . Szerokość histerezy zależy od dokładnego składu i obróbki nitinolu. Jego typową wartością jest zakres temperatur obejmujący około 20–50 K (20–50 °C; 36–90 °F), ale można go zmniejszyć lub wzmocnić przez dodawanie stopu i przetwarzanie.

Kluczowe dla właściwości nitinolu są dwa kluczowe aspekty tej przemiany fazowej. Po pierwsze, transformacja jest „odwracalna”, co oznacza, że ​​ogrzewanie powyżej temperatury transformacji spowoduje powrót struktury krystalicznej do prostszej fazy austenitu. Drugim kluczowym punktem jest to, że transformacja w obu kierunkach jest natychmiastowa.

Struktura krystaliczna martenzytu (znana jako struktura jednoskośna lub struktura B19') ma wyjątkową zdolność do poddawania się ograniczonym odkształceniom na pewne sposoby bez zrywania wiązań atomowych. Ten rodzaj deformacji jest znany jako twinning , który polega na przegrupowaniu płaszczyzn atomowych bez powodowania poślizgu lub trwałej deformacji. W ten sposób jest w stanie wytrzymać około 6–8% obciążenia. Kiedy martenzyt zostaje przemieniony w austenit przez ogrzewanie, przywracana jest pierwotna struktura austenityczna, niezależnie od tego, czy faza martenzytu uległa deformacji. Tak więc nazwa „pamięć kształtu” odnosi się do faktu, że kształt wysokotemperaturowej fazy austenitu „zapamiętuje się”, mimo że stop jest poważnie odkształcony w niższej temperaturze.

Widok 2D struktury krystalicznej nitinolu podczas cyklu chłodzenia/ogrzewania

Dużo ciśnienia można wytworzyć zapobiegając cofaniu się zdeformowanego martenzytu do austenitu – od 35 000 psi (240 MPa) do, w wielu przypadkach, ponad 100 000 psi (690 MPa). Jednym z powodów, dla których nitinol tak ciężko pracuje, aby powrócić do swojego pierwotnego kształtu, jest to, że nie jest on zwykłym stopem metalu, ale tak zwanym związkiem międzymetalicznym . W zwykłym stopie składniki są rozmieszczone losowo w sieci krystalicznej; w uporządkowanym związku międzymetalicznym atomy (w tym przypadku niklu i tytanu) mają bardzo specyficzne położenie w sieci. Fakt, że nitinol jest związkiem międzymetalicznym, jest w dużej mierze odpowiedzialny za złożoność wytwarzania urządzeń wykonanych ze stopu.

Wpływ kompozycji na nitinolu M s temperatury.

Opisany powyżej scenariusz (chłodzenie austenitu w celu utworzenia martenzytu, odkształcenie martenzytu, a następnie ogrzewanie w celu powrotu do austenitu, a tym samym przywrócenie pierwotnego, niezdeformowanego kształtu) jest znany jako efekt termicznej pamięci kształtu. Aby utrwalić pierwotny „kształt macierzysty”, stop musi być utrzymywany na miejscu i podgrzany do około 500 °C (932 °F). Ten proces jest zwykle nazywany ustawianiem kształtu . Drugi efekt, zwany superelastycznością lub pseudoelastycznością, jest również obserwowany w nitinolu. Efekt ten wynika bezpośrednio z faktu, że martenzyt można formować zarówno przez naprężenie, jak i przez ochłodzenie. Tak więc w pewnym zakresie temperatur można przyłożyć do austenitu naprężenie, powodując powstanie martenzytu przy jednoczesnej zmianie kształtu. W takim przypadku, gdy tylko naprężenie zostanie usunięte, nitinol samoistnie powróci do swojego pierwotnego kształtu. W tym trybie użytkowania nitinol zachowuje się jak super sprężyna, posiadając zakres elastyczności 10–30 razy większy niż w przypadku normalnego materiału sprężynowego. Istnieją jednak ograniczenia: efekt obserwuje się tylko około 273-313 K (0-40 ° C, 32-104 ° C) powyżej A f temperatury. Ta górna granica jest określana jako M D , co odpowiada najwyższej temperaturze, w której możliwe jest jeszcze podkreślić, wywoływania powstawania martenzytu. Poniżej M d , tworzenie się martenzytu pod obciążeniem umożliwia superelastyczność z powodu bliźniaczych połączeń. Powyżej M D , ponieważ martenzyt nie jest już utworzona, jedyną reakcją na stres jest poślizg austenitycznej mikrostrukturę, a więc trwałe odkształcenie.

Nitinol zazwyczaj składa się z około 50 do 51% niklu na procent atomowy (55 do 56% wagowych). Dokonywanie niewielkich zmian w składzie może znacząco zmienić temperaturę przejścia stopu. Temperatury przemiany w nitinolu można do pewnego stopnia kontrolować, gdzie temperatura A f wynosi od około -20 °C do +110 °C. Tak więc, powszechną praktyką jest określanie preparatu nitinolowego jako „superelastycznego” lub „austenitycznego”, jeśli Af jest niższe niż temperatura odniesienia, natomiast jako „pamięć kształtu” lub „martenzytyczna”, jeśli jest wyższa. Temperatura odniesienia jest zwykle definiowana jako temperatura pokojowa lub temperatura ciała ludzkiego (37 °C; 98 °F).

One często spotykane efekt dotyczące nitinolu jest tzw Faza R . Faza R jest kolejną fazą martenzytyczną, która konkuruje z fazą martenzytyczną wspomnianą powyżej. Ponieważ nie oferuje dużych efektów pamięciowych fazy martenzytu, zwykle nie ma praktycznego zastosowania.

Proces produkcji

Nitinol jest niezwykle trudny do wytworzenia ze względu na wymaganą wyjątkowo ścisłą kontrolę składu i ogromną reaktywność tytanu. Każdy atom tytanu, który łączy się z tlenem lub węglem, jest atomem zrabowanym z sieci NiTi, zmieniając w ten sposób skład i znacznie obniżając temperaturę przemiany. Obecnie stosuje się dwie podstawowe metody topienia:

Przetapianie łuku próżniowego (VAR)
Odbywa się to poprzez zajarzenie łuku elektrycznego między surowcem a chłodzoną wodą miedzianą płytką uderzeniową. Topienie odbywa się w wysokiej próżni, a sama forma to miedź chłodzona wodą.
Topienie indukcyjne próżniowe (VIM)
Odbywa się to za pomocą zmiennych pól magnetycznych do ogrzewania surowców w tyglu (zwykle węgla). Odbywa się to również w wysokiej próżni.

Chociaż obie metody mają zalety, wykazano, że najnowocześniejszy przemysłowy stopiony materiał VIM ma mniejsze wtrącenia niż przemysłowy najnowocześniejszy materiał VAR, co prowadzi do wyższej odporności na zmęczenie. Inne badania donoszą, że VAR wykorzystujący surowce o ekstremalnie wysokiej czystości może prowadzić do zmniejszonej liczby wtrąceń, a tym samym do poprawy zachowania zmęczeniowego. Na skalę butikową stosuje się również inne metody, w tym topienie łukiem plazmowym, topienie indukcyjne czaszki i topienie wiązką elektronów. W skali laboratoryjnej stosuje się również fizyczne osadzanie z fazy gazowej .

Obróbka nitinolu na gorąco jest stosunkowo łatwa, ale obróbka na zimno jest trudna, ponieważ ogromna elastyczność stopu zwiększa kontakt matrycy lub walca, prowadząc do ogromnego oporu tarcia i zużycia narzędzia. Z podobnych powodów obróbka skrawaniem jest niezwykle trudna – co gorsza, przewodność cieplna nitinolu jest słaba, więc ciepło jest trudne do usunięcia. Szlifowanie (cięcie ścierne) , obróbka elektroerozyjna (EDM) i cięcie laserowe są stosunkowo łatwe.

Nitinol do obróbki cieplnej jest delikatny i krytyczny. Dostrajanie temperatur transformacji jest procesem wymagającym dużej wiedzy. Czas i temperatura starzenia kontrolują wytrącanie się różnych faz bogatych w Ni, a tym samym kontroluje ilość niklu znajdującego się w sieci NiTi; poprzez niszczenie matrycy niklowej starzenie zwiększa temperaturę przemiany. Połączenie obróbki cieplnej i obróbki na zimno jest niezbędne do kontrolowania właściwości produktów nitinolowych.

Wyzwania

Awarie zmęczeniowe urządzeń nitinolowych są stałym przedmiotem dyskusji. Ponieważ jest to materiał wybierany do zastosowań wymagających ogromnej elastyczności i ruchu (np. stenty obwodowe, zastawki serca, inteligentne siłowniki termomechaniczne i mikrosiłowniki elektromechaniczne), z konieczności jest narażony na znacznie większe obciążenia zmęczeniowe w porównaniu z innymi metalami. Chociaż odporność zmęczeniowa nitinolu pod kontrolą odkształcenia przewyższa wszystkie inne znane metale, awarie zmęczeniowe zaobserwowano w najbardziej wymagających zastosowaniach. Trwają wiele starań, aby lepiej zrozumieć i zdefiniować granice trwałości nitinolu.

Nitinol to połowa niklu, a zatem w branży medycznej pojawiły się duże obawy dotyczące uwalniania niklu, znanego alergenu i potencjalnego czynnika rakotwórczego. (Nikiel jest również obecna w znacznych ilościach w stali i stopów kobaltu, chrom). Po odpowiednio przygotowana (poprzez elektrolityczne i / lub pasywacji ) nitinolu tworzy bardzo stabilne ochronną TiO 2 warstwy, która działa jako bardzo skuteczny i samoleczenia bariery przeciwko wymianie jonowej. Wielokrotnie wykazano, że nitinol uwalnia nikiel wolniej niż np. stal nierdzewna. Mając to na uwadze, bardzo wczesne urządzenia medyczne zostały wykonane bez elektropolerowania i zaobserwowano korozję. Na przykład, dzisiejsze samorozprężalne metalowe stenty naczyniowe nitinolowe nie wykazują śladów korozji lub uwalniania niklu, a wyniki leczenia u pacjentów z alergią na nikiel i bez niej są nie do odróżnienia.

Toczą się ciągłe i długotrwałe dyskusje dotyczące wtrąceń w nitinolu, zarówno TiC, jak i Ti 2 NiO x . Jak we wszystkich innych metalach i stopach, w Nitinolu można znaleźć wtrącenia. W pewnym stopniu można kontrolować wielkość, rozmieszczenie i rodzaj wtrąceń. Teoretycznie mniejsze, bardziej okrągłe i nieliczne wtrącenia powinny prowadzić do zwiększonej trwałości zmęczeniowej. W literaturze niektóre wczesne prace podają, że nie wykazały mierzalnych różnic, podczas gdy nowe badania wykazują zależność odporności zmęczeniowej od typowej wielkości wtrąceń w stopie.

Nitinol jest trudny do zgrzewania, zarówno ze sobą, jak iz innymi materiałami. Spawanie laserowe nitinolu jest procesem stosunkowo rutynowym. Ostatnio mocne połączenia między drutami NiTi i drutami ze stali nierdzewnej zostały wykonane przy użyciu wypełniacza niklowego. Spawy laserowe i wolframowe (TIG) wykonano pomiędzy rurami NiTi i rurami ze stali nierdzewnej. Trwają dalsze badania nad innymi procesami i innymi metalami, z którymi można spawać nitinol.

Częstotliwość uruchamiania nitinolu zależy od zarządzania ciepłem, zwłaszcza w fazie chłodzenia. W celu zwiększenia wydajności chłodzenia stosuje się wiele metod, takich jak sprężone powietrze, przepływające ciecze, moduły termoelektryczne (np. Peltiera lub półprzewodnikowe pompy ciepła), radiatory, materiały przewodzące oraz wyższy stosunek powierzchni do objętości (poprawa do 3,3 Hz przy bardzo cienkie druty i do 100 Hz z cienkowarstwowym nitinolem). Najszybsze zarejestrowane zadziałanie nitinolu było spowodowane przez wyładowanie kondensatora wysokiego napięcia, które podgrzewało drut SMA w ciągu mikrosekund i skutkowało całkowitą przemianą fazową (i wysokimi prędkościami) w ciągu kilku milisekund.

Ostatnie postępy wykazały, że przetwarzanie nitinolu może rozszerzyć możliwości termomechaniczne, umożliwiając osadzenie wielu pamięci kształtu w monolitycznej strukturze. Trwają badania nad technologią wielopamięciową, które dają nadzieję na dostarczenie w niedalekiej przyszłości ulepszonych urządzeń z pamięcią kształtu oraz zastosowanie nowych materiałów i struktur materiałowych, takich jak hybrydowe materiały z pamięcią kształtu (SMM) i kompozyty z pamięcią kształtu (SMC).

Aplikacje

Spinacz nitinolowy wygięty i odzyskany po umieszczeniu w gorącej wodzie

Istnieją cztery powszechnie stosowane typy zastosowań nitinolu:

Bezpłatne odzyskiwanie
Nitinol jest deformowany w niskiej temperaturze i podgrzewany, aby odzyskać swój pierwotny kształt dzięki efektowi pamięci kształtu.
Ograniczone odzyskiwanie
Jak w przypadku swobodnego powrotu do zdrowia, z wyjątkiem tego, że odzyskiwanie jest sztywno uniemożliwiane i w ten sposób generowany jest stres.
Produkcja pracy
Tutaj stop może się zregenerować, ale aby to zrobić, musi działać wbrew sile (a tym samym wykonywać pracę).
Superelastyczność
Nitinol działa jak super sprężyna dzięki efektowi Superelastic.
Materiały superelastyczne podlegają transformacji wywołanej naprężeniami i są powszechnie uznawane ze względu na ich właściwość „pamięci kształtu”. Ze względu na swoją superelastyczność, druty NiTi wykazują efekt „elastokaloryczny”, który polega na nagrzewaniu/chłodzeniu pod wpływem naprężeń. Druty NiTi są obecnie badane jako najbardziej obiecujący materiał dla tej technologii. Proces rozpoczyna się od obciążenia rozciągającego drutu, co powoduje przepływ płynu (w obrębie drutu) do HHEX (Hot Heat Exchanger). Jednocześnie zostanie wydalone ciepło, które można wykorzystać do ogrzania otoczenia. W procesie odwrotnym rozładowanie drutu na rozciąganie prowadzi do przepływu płynu do CHEX (Cold Heat Exchanger), powodując, że drut NiTi absorbuje ciepło z otoczenia. Dzięki temu można obniżyć (ochłodzić) temperaturę otoczenia.
Urządzenia elastokaloryczne są często porównywane z urządzeniami magnetokalorycznymi jako nowe metody wydajnego ogrzewania/chłodzenia. Urządzenie elastokaloryczne wykonane z drutów NiTi ma przewagę nad urządzeniem magnetokalorycznym wykonanym z gadolinu ze względu na specyficzną moc chłodzenia (przy 2 Hz), która jest 70 razy lepsza (7 kWh/kg vs. 0,1 kWh/kg). Jednak urządzenia elastokaloryczne wykonane z drutów NiTi mają również ograniczenia, takie jak krótka żywotność zmęczeniowa i zależność od dużych sił rozciągających (energochłonność).
W 1989 roku przeprowadzono ankietę w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, w której wzięło udział siedem organizacji. Ankieta skupiła się na przewidywaniu przyszłej technologii, rynku i zastosowań SMA. Firmy przewidziały następujące zastosowania nitinolu w porządku malejącym według ważności: (1) Sprzęgła, (2) Biomedyczne i medyczne, (3) Zabawki, demonstracja, nowości, (4) Siłowniki, (5) Silniki cieplne, (6) ) Czujniki, (7) Aktywowane kriogenicznie gniazda matrycy i pamięci pęcherzyków, i wreszcie (8) urządzenia do podnoszenia.

Obecnie nitinol znajduje zastosowanie w wymienionych zastosowaniach przemysłowych:

Siłowniki termiczne i elektryczne

Zastosowania biokompatybilne i biomedyczne

Główny artykuł: biokompatybilność nitinolu
  • Nitinol jest wysoce biokompatybilny i ma właściwości odpowiednie do stosowania w implantach ortopedycznych. Ze względu na wyjątkowe właściwości Nitinolu obserwuje się duże zapotrzebowanie na zastosowanie w mniej inwazyjnych urządzeniach medycznych. Rurki z nitinolu są powszechnie stosowane w cewnikach, stentów i superelastycznych igłach.
  • W chirurgii jelita grubego materiał wykorzystywany jest w urządzeniach do ponownego łączenia jelita po usunięciu patogenów.
  • Nitinol jest stosowany w urządzeniach opracowanych przez Franza Freudenthala do leczenia przetrwałego przewodu tętniczego , blokującego naczynie krwionośne, które omija płuca i nie zamyka się po urodzeniu u niemowlęcia.
  • W stomatologii materiał wykorzystywany jest w ortodoncji na zamki i druty łączące zęby. Po umieszczeniu drutu SMA w ustach jego temperatura wzrasta do temperatury otoczenia. Powoduje to, że nitinol kurczy się z powrotem do swojego pierwotnego kształtu, przykładając stałą siłę do poruszania zębami. Te druty SMA nie muszą być dokręcane tak często, jak inne druty, ponieważ mogą się kurczyć podczas ruchu zębów, w przeciwieństwie do konwencjonalnych drutów ze stali nierdzewnej. Dodatkowo nitinol może być stosowany w endodoncji , gdzie pilniki nitinolowe służą do czyszczenia i kształtowania kanałów korzeniowych podczas zabiegu kanałowego . Ze względu na wysoką tolerancję zmęczeniową i elastyczność nitinolu, znacznie zmniejsza możliwość złamania się pilnika endodontycznego wewnątrz zęba podczas leczenia kanałowego, poprawiając tym samym bezpieczeństwo pacjenta.
  • Innym ważnym zastosowaniem nitinolu w medycynie są stenty : zwinięty stent może być wprowadzony do tętnicy lub żyły, gdzie temperatura ciała ogrzewa stent i stent powraca do swojego pierwotnego rozciągniętego kształtu po usunięciu ograniczającej osłonki; stent następnie pomaga podtrzymać tętnicę lub żyłę, aby poprawić przepływ krwi. Jest również używany jako zamiennik szwów — drut nitinolowy można przetkać przez dwie struktury, a następnie pozwolić na przekształcenie go w jego wstępnie uformowany kształt, który powinien utrzymać struktury na miejscu.
  • Podobnie, składane struktury złożone ze splecionych, mikroskopijnie cienkich włókien nitinolowych można stosować w interwencjach nerwowo-naczyniowych, takich jak tromboliza udaru, embolizacja i angioplastyka wewnątrzczaszkowa.
  • Nowsze zastosowanie drutu nitinolowego dotyczy antykoncepcji kobiet, szczególnie w urządzeniach wewnątrzmacicznych .

Systemy tłumienia w inżynierii budowlanej

  • Superelastyczny Nitinol znajduje wiele zastosowań w konstrukcjach cywilnych, takich jak mosty i budynki. Jednym z takich zastosowań jest inteligentny beton zbrojony (IRC), który zawiera druty Ni-Ti osadzone w betonie. Druty te mogą wykrywać pęknięcia i kurczyć się, aby leczyć pęknięcia wielkości makro.
  • Innym zastosowaniem jest aktywne dostrajanie strukturalnej częstotliwości naturalnej za pomocą drutów Nitinol do tłumienia drgań.

Inne aplikacje i prototypy

  • Zbudowano demonstracyjne modele silników cieplnych, które wykorzystują drut nitinolowy do wytwarzania energii mechanicznej z gorących i zimnych źródeł ciepła. Prototypowy silnik komercyjny opracowany w latach 70. przez inżyniera Ridgwaya Banksa w Lawrence Berkeley National Laboratory został nazwany Banks Engine.
  • Nitinol jest również popularny w niezwykle wytrzymałych oprawkach okularów. Jest również stosowany w niektórych mechanicznych sprężynach do zegarków.
  • Inżynierowie Boeinga pomyślnie przetestowali w locie szewrony morfingowe uruchamiane przez SMA na Boeingu 777-300ER Quiet Technology Demonstrator 2 .
  • Ford Motor Company zarejestrował amerykański patent na to, co nazywa „Przerzutka rowerowa aparatura do kontrolowania prędkości rowerów”. Złożony 22 kwietnia 2019 r. patent przedstawia przednią przerzutkę rowerową, pozbawioną kabli, zamiast tego używa dwóch drutów Nitinol, aby zapewnić ruch potrzebny do zmiany biegów.
  • Może być używany jako system kontroli temperatury; gdy zmienia kształt, może aktywować przełącznik lub rezystor zmienny, aby kontrolować temperaturę.
  • Jest używany w technologii telefonów komórkowych jako wysuwana antena lub wysięgnik mikrofonu, ze względu na jego wysoce elastyczną i mechaniczną naturę pamięci.
  • Służy do wykonywania niektórych implantów chirurgicznych, takich jak SmartToe .
  • Jest używany w niektórych nowatorskich produktach, takich jak samozginające się łyżki, które mogą być używane przez magików-amatorów i magików scenicznych do zademonstrowania „psychicznych” mocy lub jako praktyczny żart , ponieważ łyżka wygina się sama podczas mieszania herbaty, kawy lub jakikolwiek inny ciepły płyn.
  • Może być również używany jako druty, które służą do lokalizowania i oznaczania guzów piersi, dzięki czemu następująca operacja może być dokładniejsza.
  • Ze względu na wysoką zdolność tłumienia Superelastycznego nitinolu jest również stosowany jako wkładka do kijów golfowych .
  • Z niklu tytanu można wykonać fiszbiny do biustonoszy z fiszbinami .
  • Jest on stosowany w niektórych urządzeniach uruchamiających gięcia, takie jak te opracowane przez fińską firmę technologia Modti Inc .
  • Jest stosowany w pałąkach na szyję kilku słuchawek ze względu na jego superelastyczność i trwałość.
  • Jest coraz częściej używany do spławików wędkarskich z drucianym trzonkiem ze względu na jego superelastyczność.

Bibliografia

Dalsza lektura

1. Proces wytwarzania części i form Nitinolu Typu 60 z efektem pamięci kształtu, obejmujący: wybór Nitinolu Typu 60. Wynalazca G, Julien, dyrektor generalny Nitinol Technologies, Inc. (stan Waszyngton)

Zewnętrzne linki