سیم نیتینول چگونه کار می کند

سیم نیتینول چگونه کار می کند؟

سیم نیتینول به دلیل خواص منحصر به فرد و کاربردهای همه کاره خود در صنایع زیست پزشکی، هوافضا و خودروسازی و غیره شناخته شده است. نیتینول که آلیاژ نیکل-تیتانیوم نیز نامیده می شود، یک آلیاژ حافظه دار است که در دماهای مختلف دارای خاصیت فوق الاستیسیته و اثر حافظه شکل می باشد. چگونه کار می کند؟ در این مقاله، فرآیند تولید، خواص فیزیکی و کاربردهای سیم نیتینول را بررسی خواهیم کرد.

سیم نیتینول چیست؟

سیم نیتینولنوعی آلیاژ حافظه دار است که تقریباً از 50 درصد نیکل و 50 درصد وزن تیتانیوم ساخته شده است. در سال 1962 توسط ویلیام بولر و فردریک وانگ در آزمایشگاه مهمات دریایی ایالات متحده کشف شد. نیتینول نام خود را از ترکیب آن گرفته است، یعنی نیکل (Ni)، تیتانیوم (Ti) و آزمایشگاه مهمات دریایی (NOL). سیم نیتینول به دلیل خواص منحصر به فردش از جمله فوق الاستیسیته، اثر حافظه شکل، زیست سازگاری و مقاومت در برابر خوردگی مورد توجه قرار گرفته است. این ویژگی‌ها آن را به یک ماده ایده‌آل برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مانند استنت، سیم‌های ارتودنسی، فیلترهای لخته شدن خون و اجزای موتور خودرو تبدیل می‌کند.

چگونه سیم نیتینول درست کنیم؟

فرآیند تولید سیم نیتینول شامل مراحل مختلفی از جمله ذوب آلیاژ، ریخته گری، نورد گرم، نورد سرد، بازپخت و کشش سیم می باشد. مرحله اول ذوب نیکل و تیتانیوم با هم در یک کوره خلاء تحت شرایط کنترل شده برای رسیدن به ترکیب و خلوص مورد نظر است. سپس آلیاژ مذاب به شکل شمش ریخته می شود و به صورت گرم نورد می شود و به صورت یک ورقه نازک در می آید. سپس ورق به صورت سرد در گیج مورد نظر نورد می شود و سپس آنیل می شود تا هرگونه تنش باقیمانده از بین برود و شکل پذیری مواد افزایش یابد. در نهایت، ورق آنیل شده از طریق یک سری قالب ها کشیده می شود تا قطر، سطح و صافی مورد نظر به دست آید. سیم نیتینول را می توان به اشکال مختلف مانند گرد، مسطح و مستطیل شکل، بسته به نیاز کاربرد تولید کرد.

خواص سیم نیتینول چیست؟

سیم نیتینول دارای چندین ویژگی منحصر به فرد است که آن را به یک ماده با ارزش در بسیاری از صنایع تبدیل می کند. یکی از شناخته شده ترین خواص آن اثر حافظه شکل آن است. سیم نیتینول می تواند شکل اصلی خود را "به یاد بیاورد" و پس از تغییر شکل تحت شرایط خاص می تواند به آن بازگردد. به عنوان مثال، اگر سیم نیتینول در دمای پایین به شکل خاصی خم شود، پس از گرم شدن، به شکل اولیه خود باز می گردد. علاوه بر این، نیتینول دارای فوق الاستیسیته است که به عنوان شبه الاستیسیته نیز شناخته می شود، جایی که این ماده می تواند در برابر کرنش های بزرگ بدون تغییر شکل دائمی مقاومت کند. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که به انعطاف پذیری و دوام نیاز دارند، مانند استنت و ارتودنسی ایده آل می کند. علاوه بر این، سیم نیتینول زیست سازگار است، به این معنی که واکنش نامطلوبی در بدن انسان ایجاد نمی کند، و آن را برای استفاده در دستگاه های پزشکی ایده آل می کند.

چگونه سیم نیتینول را شکل دهیم؟

شکل دادن به سیم نیتینول نیاز به درک واکنش آن به تغییرات دما دارد.نیتینولدارای دو فاز مجزا است: آستنیت و مارتنزیت که در دماهای مختلف وجود دارند. در دماهای پایین، نیتینول در فاز مارتنزیت است که نرم است و به راحتی خم می شود اما به شکل اولیه خود باز نمی گردد. در دماهای بالا، نیتینول به فاز آستنیت سوئیچ می‌کند، جایی که سخت‌تر است و با تغییر شکل می‌تواند شکل اولیه خود را به دست آورد. بنابراین، برای شکل دادن به سیم نیتینول، باید آن را بالاتر از دمای انتقال خود، معمولاً بین 500 تا 600 درجه، به فاز آستنیت گرم کرد. وقتی سیم نیتینول شکل گرفت، می‌توان آن را تا فاز مارتنزیت خنک کرد تا به شکل جدید خود قفل شود. گرم کردن سیم نیتینول باعث می شود که به شکل اولیه خود بازگردد.

چگونه از سیم نیتینول استفاده کنیم؟

سیم نیتینول کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد. یکی از رایج ترین کاربردهای سیم نیتینول در صنعت پزشکی است که در استنت ها، ارتودنسی و دستگاه های جراحی استفاده می شود. از استنت های نیتینول برای باز نگه داشتن رگ های خونی استفاده می شود، در حالی که از سیم های ارتودنسی برای صاف کردن دندان ها استفاده می شود. علاوه بر این، سیم نیتینول در صنعت هوافضا برای محرک های حافظه شکل در هواپیما استفاده می شود، زیرا سبک و بادوام است. سیم نیتینول همچنین در مهندسی خودرو برای درک ارتعاشات موتور، بررسی طرح های کاهش نویز و مکانیسم میرایی استفاده می شود.

نتیجه

در نتیجه، سیم نیتینول یک ماده همه کاره با خواص منحصر به فرد است که آن را در کاربردهای مختلف مفید می کند. درک فرآیند تولید، خواص فیزیکی و کاربردهای آن می تواند به افراد کمک کند تا پتانسیل و تطبیق پذیری این ماده را درک کنند. سیم نیتینول با فوق الاستیسیته، اثر حافظه شکل، دوام و زیست سازگاری خود همچنان در خط مقدم پیشرفت تکنولوژی قرار دارد.

منابع:

1. http٪3a٪2f٪2fjournals.sagepub.com٪2fdoi٪2ffull٪2f10.1243٪2f095441105X69847

2. https٪3a٪2f٪2fwww.ncbi.nlm.nih.gov٪2fpmc٪2farticles٪2fPMC4230702٪2f

3. https٪3a٪2f٪2fwww.thoughtco.com٪2fnitinol٪7b٪7b1٪7d٪7d

4. https٪ 3a٪ 2f٪ 2fwww.ncbi.nlm.nih.gov٪ 2fpmc٪ 2farticles٪ 2fPMC4665485٪ 2f

5. https٪ 3a٪ 2f٪ 2fwww.mechanicalbooster.com٪ 2f2016٪ 2f 10٪ 2fwhat-is-nitinol-alloy-how-it-works.html