(ویدئو) آلیاژ حافظه‌دار؛ درباره این ویژگی جالب چه می‌دانید؟

نیکل و تیتانیوم از مهم‌ترین و شناخته شده‌ترین عناصر مورد استفاده در آلیاژ‌های حافظه‌دار هستند. پرکاربردترین آلیاژ این دو عنصر با نام "نیتینول" شناخته می‌شود. این آلیاژ از خواص مکانیکی عالی برخوردار است.

به گزارش عصر ایران، آیا تا به حال درباره آلیاژ‌های فلزی حافظه‌دار چیزی شنیده اید؟ برخی فلزات می‌توانند شکل اولیه خود را به خاطر سپرده و در صورت تغییر شکل در حضور محرکی مانند گرما به شکل پیشین خود باز گردند.

آلیاژ‌های حافظه‌دار شکلی (Shape Memory Alloy) گروهی از آلیاژ‌ها هستند که می‌توانند زیر میزان مشخصی از تنش و گرما به شکل و اندازه پیشین خود بازگردند. آلیاژ‌های حافظه‌دار شکلی از الاستیسیته (ویژگی تغییر شکل بازگشت‌پذیر) بالایی برخوردار هستند. این ویژگی با دو فاز بین فلزی منحصر به فرد آستنیت و مارتنزیت مرتبط است.

آلیاژ‌های حافظه‌دار با قرار گرفتن در معرض گرما می‌توانند تغییر شکل دهند، از این رو، می‌توانند کارایی بالایی داشته باشند. در واقع، این امکان فراهم می‌شود تا از آن‌ها برای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی استفاده کرد. به عنوان نمونه، با استفاده از سیم ساخته شده از آلیاژ حافظه‌دار می‌توانید یک پیشرانه بسازید.

از جمله آلیاژ‌های حافظه‌دار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

نیتینول (نیکل-تیتانیوم) یا NiTi: نیکل و تیتانیوم از مهم‌ترین و شناخته شده‌ترین عناصر مورد استفاده در آلیاژ‌های حافظه‌دار هستند. پرکاربردترین آلیاژ این دو عنصر با نام "نیتینول" شناخته می‌شود. این آلیاژ از خواص مکانیکی عالی برخوردار است.

آلیاژ‌های Cu-Al-Ni، Fe-Mn-Si، و Cu-Zn-Al: خواص مکانیکی این ترکیبات نسبت به نیتینول ضعیف‌تر است و همچنان در حال توسعه هستند.

نیکل-منگنز-گالیوم (Ni-Mn-Ga): از آلیاژ‌های حافظه‌دار مغناطیسی هستند که به جای دما تحت تاثیر میدان‌های مغناطیسی قرار می‌گیرند. این آلیاژ‌ها نیز در حال توسعه هستند.

اثر حافظه شکلی و شبه الاستیسیته

اثر حافظه شکلی (Shape Memory Effect) آن چیزی است که به آلیاژ حافظه‌دار امکان بازگشت به شکل اولیه خود پس از گرم شدن را می‌دهد. اثر حافظه شکلی در واقع یک فرآیند تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت ناشی از گرما است. این تغییر فاز موجب بازگشت ماده به شکل اولیه خود می‌شود.

انعطاف‌پذیری بالا یکی دیگر از ویژگی‌های آلیاژ‌های حافظه‌دار است. از آنجایی که کشیدگی پیوند‌های اتمی رخ نمی‌دهد، انعطاف‌پذیری این آلیاژ‌ها به نام شبه الاستیسیته یا الاستیسته کاذب نیز شناخته می‌شود.

کاربرد آلیاژ‌های حافظه‌دار

آلیاژ‌های حافظه‌دار در زمینه ساخت تجهیزات پزشکی از جمله برای ارتوپدی، مغز و اعصاب، قلب و عروق، لوازم و وسایل دندانپزشکی، ایمپلنت‌ها و همچنین فریم عینک ها، دستگاه‌های ایمنی حساس به دما و سیم‌های راهنما کاربرد دارند.

به عنوان نمونه، از ویژگی شبه الاستیسیته آلیاژ‌های حافظه‌دار در ارتودنسی استفاده می‌شود. از سیم‌های نایتینول برای ثابت نگه داشتن براکت‌ها استفاده می‌شود. همچنین، با استفاده از اثر حافظه شکلی، می‌توان از آلیاژ‌های حافظه‌دار برای ساخت استنت‌ها استفاده کرد که برای باز کردن رگ‌های خونی و پاکسازی گرفتگی رگ‌های خونی کاربرد دارند.