왜 니켈 티타늄 합금 와이어가 모양을 기억할 수 있습니까?

모양 메모리 효과의 과학을 탐구합니다

스마트 재료의 세계에서 니켈 티타늄 합금 와이어는 하나의 놀라운 능력을두고 눈에 띄는 것은 다음과 같습니다. 그것은 "기억"할 수 있으며, 형태 메모리 효과 (SME)로 알려진이 현상은 니켈-티타늄 와이어 와이어 와이드 와이어를 사용하여 의료 시스템, 로봇 공학, 및 스마트 actorics {3 + reposics in the Smart Alloy 와이어를 제출할 수있는이 현상으로 돌아갈 수 있습니다.

그러나 실제로 어떻게 작동합니까? 니켈 티타늄 합금 와이어가 원래 모양을 기억할 수있는 이유는 무엇입니까? 답은 재료 내에서 발생하는 원자 수준 위상 변환에 있습니다 .

모양 메모리 효과 : 고유 한 재료 동작

형상 메모리 효과는 니켈 티타늄 합금의 두 가지 고체 상 사이의 가역적 변형입니다 : Martensite and Austenite .

Martensite 단계 : 이것은 저온,보다 유연한 위상 . .이 상태에있을 때이 상태에있을 때, 균열 또는 파손없이 구부러 지거나 비틀거나 쉽게 뻗을 수 있습니다 ({3}}.

오스테 나이트 위상 : 이것은 합금이 특정 변형 온도로 가열되면 고온,보다 강력한 위상 .입니다.이 "기억 된"구조로 다시 위상 변경을 거치게하고 원래 모양을 되 찾습니다 ..

간단히 말해서, 당신은 추울 때 와이어를 변형시키고 (마르텐 시트) 가열되면 사전 설정으로 돌아갑니다 (오스테 나이트) ..

 

니켈 티타늄 합금 와이어가 다른 이유는 무엇입니까?

핵심은 Nickel과 Titanium의 정확한 50-50 원자 비율에 있으며, 이는 Nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory의 짧음)이라는 고도로 정렬 된 금속 간 화합물을 만듭니다. .이 구성은 합금에 영구 손상없이 고형 상태 변형을 겪는 능력을 제공합니다...

스트레스 하에서 세밀하게 변형되는 일반 금속과 달리, 니켈 티타늄 합금 와이어는 일시적으로 결정 구조를 허용하여 변형을 "흡수"하고 나중에 .를 반대로 이동시킵니다.

 

온도 의존적 ​​메모리

니켈 티타늄 합금 와이어의 모양 메모리 거동은 온도와 밀접하게 연결되어 있습니다.

변환 온도 아래 : 와이어는 마르텐 사이트 상으로 유입되며 변형 될 수 있습니다 .

변환 온도 이상 : 와이어는 오스테 나이트 단계로 다시 변환하여 원래 모양으로 돌아갑니다 .

열처리 및 화학적 조성을 신중하게 제어함으로써 제조업체는 의료 스텐트의 체온에서 산업용 액추에이터의 고온에 이르기까지 특정 응용 분야의 전환 온도를 "프로그램"할 수 있습니다 .

 

초탄력 대 모양 메모리

관련이 있지만, 초탄력은 다르지만 니켈-티타늄 합금 와이어가 변형 임계 값 이상의 온도에서 사용될 때 다르지만 똑같이 매혹적인 행동입니다.

이 속성은 특히 치열 교정 아치 와이어, 가이드 와이어 및 피로가 발생하기 쉬운 구성 요소에 유용하며, 여기서 재료는 영구적 인 변형없이 반복적으로 굴곡해야합니다 ..

 

니켈-티타늄 합금 와이어에서 형상 메모리의 실제 응용

의료 기기 :인체 내부에서 모양이 변하는 스텐트, 치열 교정 전선 및 뼈 앵커 .

항공 우주 :온도에 반응하는 안테나 또는 액추에이터와 같은 자체 배포 구성 요소 .

로봇 공학 및 자동화 : 인공 근육처럼 수축하고 휴식을 취하는 와이어 .

소비자 기술 :유연한 안경 프레임 또는 웨어러블 구성 요소를 "스냅"하여 .

 

니켈 티타늄 합금 와이어가 "기억하고"원래 모양으로 돌아가는 능력은 Magic-It의 물리학이 아닙니다. .이 놀라운 동작은 유연성, 정밀도 및 신뢰성이 가장 중요한 디자인 가능성의 세계를 열었습니다 ({3}}.

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