Proboj u leguri memorije oblika: 10 milijuna ciklusa savijanja prije neuspjeha

Tim istraživača sa Sveučilišta Maryland (SAD) i Sveučilišta Kiel (Njemačka) proizveo je metalnu leguru koja se može deformirati i zagrijati 10 milijuna puta prije neuspjeha - dobrodošlo postignuće za dugoročne visokociklične primjene poput vena stentovi, umjetni srčani zalisci, strukture krila zrakoplova i drugi proizvodi kod kojih su reverzibilne strukturne deformacije ponovljive i dugovječnost ključne.

Kao što i samo ime govori, a Legura memorije oblika (SMA) je materijal izrađen od mnogih metala (legura) koji se 'sjeća' svog izvornog oblika. Kada je savijen ili na neki drugi način strukturno deformiran, naprezanje (u obliku topline ili električne struje) uzrokuje povratak SMA na izvorni dizajn. To može biti ili nasilna transformacija ili nježna, ovisno o primjeni. To izvanredno svojstvo proizlazi iz faznog prijelaza koji se događa unutar materijala. To je zbog dvije stvari: samog metalnog sastava i zbog toga što energija prenesena u sustav pod strukturnim izobličenjima ne prelazi takozvane energetske granice reverzibilnosti unutar sustava.

efekt pamćenja oblika otkriven je 1963. u kompozitu titan-nikal. Ta se metalna kombinacija od tada koristi u standardnim SMA-ima. Do danas su pronađeni kompoziti titan-nikal raširena primjenau raznim poljima. Ipak, ono što je do danas ograničilo SMA za široko usvajanje jest dvojako: umor(u konačnici ne uspiju) i nedostatak pune reverzibilnosti (ne izviru točno na 100% svog izvornog oblika). To je problematično za dugoročne primjene u stvarnom svijetu. Primjerice, u biomedicinskoj industriji mora se zajamčiti da stent za vene (cilindrična struktura koja drži otvorene oštećene vene) traje neograničeno, ali da se nakon stlačenja (deformiranja) vrati u svoj izvorni oblik.

Primjer strukture stenta od legure oblika Shape - ljubaznošću tvrtke Ellacs

Ispada da je dodavanjem određenih drugih elemenata u smjesu titan-nikal moguće prilagoditi njegova mehanička, bio-kemijska i temperaturna svojstva (da nabrojimo samo neke). Rad istraživača, koji je objavljen u akademskom časopisuZnanost, Opisuje kako ugrađivanjem sitnih čestica nečistoća izrađenih od titan-bakra (Ti2Cu) SMA mogu izdržati deformacije i re-formacije do 10 milijuna puta. Za kontekst, prethodni zapis reverzibilnih ciklusa za SMA visokih performansi je16 000 puta- čineći ovo poboljšanjem od preko 600 puta, što je prilično izvanredno.

U potrazi za SMA-ima visokih performansi, istraživači su otkrili da je, umjesto korištenja skupnog kompozitnog pristupa, upotrebom sitnih čestica Ti2Cu, koje su bile kompatibilne u obje faze slitine (za razliku od potonje), omogućilo mnogo više ponovljivih i cjelovitih ciklusa nego prethodni napori.


S tako dramatičnim povećanjem performansi koje dolazi od malog dodatka sitnih čestica, teško je predvidjeti dokle se životni vijek može produžiti bez daljnjih istraživanja. U svakom slučaju, ovaj proboj otvara vrata novim mogućnostima u biomedicinskom i zrakoplovnom području.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com