شرکت در آزمون آنلاین شیمی بهترین گزینه برای شماست .
0
09116699542

نیتینول ، آلیاژی هوشمند

آلیاژ نیکل تیتانیوم ، همچنین به عنوان نیتینول شناخته می شود ، یک آلیاژ فلزی از نیکل و تیتانیوم است ، جایی که این دو عنصر تقریباً با درصد اتمی برابر وجود دارد. آلیاژهای مختلف با توجه به درصد وزنی نیکل نامگذاری می شوند ، به عنوان مثال نیتینول ۵۵ و نیتینول ۶۰ ،  این آلیاژ در اثر اعمال فشار می تواند تغییر شکل دهد ولی می تواند با گرما دادن ، شکل اولیه خود را بازیابی کند . این ویژگی باعث می شود که این آلیاژ هوشمند ، کاربردهایی در پزشکی ، صنعت و دندان پزشکی داشته باشد .

آلیاژهای نیتینول دو ویژگی نزدیک و منحصر به فرد از خود نشان می دهند: اثر حافظه شکل و خاضیت کشسانی فوق العاده (که به آن خاصیت کاذب نیز گفته می شود). حافظه شکل ، توانایی نیتینول در تغییر شکل در یک دما است ، هنگامی که نیروی خارجی برداشته می شود ، در شکل تغییر شکل یافته خود باقی می ماند و پس از گرم شدن بیش از “دمای تحول” ، شکل اصلی و شکل نگرفته آن را بازیابی می کند. سوپلاستیسیته این توانایی است که فلز دچار تغییر شکل های زیادی شود و با برداشتن بار خارجی بلافاصله به شکل غیرشکل یافته خود برگردد. نیتینول می تواند ۱۰-۳۰ برابر بیشتر از فلزات معمولی تغییر شکل دهد و به شکل اولیه خود بازگردد. این که نیتینول چگونه رفتار می کند؟ به اثر حافظه شکل یا فوق انعطاف پذیری آن بستگی دارد که بالاتر از دمای تبدیل آلیاژ خاص باشد. در زیر دمای تبدیل ، اثر حافظه شکل را نشان می دهد و بالاتر از آن دما فوق العاده عمل می کند.

کلمه نیتینول از ترکیب و محل کشف آن گرفته شده است: (Nickel Titanium-Naval Ordnance Laboratory). ویلیام جی بوئلر به همراه فردریک وانگ  ، در طی تحقیق در آزمایشگاه Navn Ordnance در سال ۱۹۵۹ ، خواص آن را کشف کردند. بوئلر سعی داشت موشک مخروطی بهتری بسازد ، که بتواند در برابر خستگی ، گرما و نیروی ضربه مقاومت کند. او که دریافت که آلیاژ ۱: ۱ نیکل و تیتانیوم می تواند کار را انجام دهد ، در سال ۱۹۶۱ نمونه ای را در جلسه مدیریت آزمایشگاه ارائه داد. نمونه را مانند آکاردئون جمع کرده و سپس با شعله فندک در کمال ناباوری دیدند که این نمونه در اثر گرمای فندک نوار آکاردئونی شکل منقبض شد و شکل قبلی خود را گرفت.

نیتینول از طریق اثر سوپرکشسانی به عنوان یک فنرفوق العاده عمل می کند. عاملی که باعث این تغییر شکل آلیاژ و برگشت آن به شکل اولیه می شود ، در واقع به تفاوت در ساختار این ترکیب در دماهای پایین و بالا مربوط می شود . این آلیاژ دارای دو فاز بلوری دارد . به طوری که در دمای پایین ، شکل مارتنزیت داشته و ساختاری نرم و مونوکلینیک است که به آسانی خم می شود  و اما در دمای بالا ، شکل و ساختار آستنیت با ساختار مکعبی و کشسان از خود نشان می دهد .

زمانی که آلیاژ ساختار مارتنزیت دارد ، به آن فشار وارد کنیم آلیاژ تغییر شکل می دهد که در این حالت ، ساختار مارتنزیتی تغییر شکل یافته گفته می شود . اگر فشار را برداشته و آن را گرم کنیم ، ذرات آن انرژی گرفته و در اثر افزایش دما این ساختار مارتنزیتی به ساختار آستنیتی تغییر حالت می دهد ، البته از نظر ظاهری و دید ماکروسکپی تفاوتی میان این دو ساختار وجود ندارد .

روش تهیه :

آلیاژهای هوشمند نیتینول NiTi را با استفاده از روش هایی مثل إوب و ریخته گری در کوره های القایی و مقاومتی تهیه کرد . همچنین با استفاده از روش متالورژی نیز می توان آلیاژ را تهیه کرد .

از جمله کاربردهای آلیاژ هوشمند نیتینول :

صافی سایمونی : در اشخاصی که در مورد استفاده از داروهای ضد انعقاد خون محدودیت دارند ، از صافی های سایمونی استفاده می شود به طوری که صافی در حالت مارتنزیتی و جمع شده روی کاتتر ( مانند سوندیک لوله توخالی نرم است که برای تخلیه ادرار به مثانه منتقل می شود. کاتترها گاهی اوقات برای افرادی که به دلایل مختلف نمی توانند مثانه خود را به روش معمول تخلیه کنند ، یعنی دفع ادرار به توالت یا ادرار ضروری است. ) قرار می دهند . جریان یافتن محلول نمکی در کاتتر باعث ثابت ماندن دمای صافی در حد دمای معمولی می شود . وقتی که صافی در محل تعیین شده قرار گرفت ، با متوقف شدن جریان محلول نمکی در کاتتر ، دمای آن در اثر دمای بدن بالا می رود و صافی به حالت آستنیتی در می آید و عمل صاف کردن لخته های خون توسط پایه ها و گل های صافی انجام می شود . به این ترتیب از ورود لخته های خون به درون اندام هایی همچون قلب جلوگیری به عمل می آید .

 بست ها  : از آلیاژ هوشمند نیتینول می توان در ساخت بست هایی استفاده کرد که باعث بی حرکت ماندن استخوان هایی مانند استخوان مچ ، جمجمه و فک که معمولا نمی توان آن ناحیه را گچ گرفت .پس از نصب این بست ها در مجل شکستگی ، زیاد شدن دما جتی با استفاده از دمای بدن ، سبب تغییر حالت آلیاژ از مارتنزیت به آستنیت می شود . فشار ناشی از این تغییر حالت ، دو قطعه شکسته را به هم نزدیک می کند .به این ترتیب نیروی لازم برای کنار هم قراردادن قطعات آسیب دیده فراهم شده و ترمیم شکستگی در کمترین زمان ممکن رخ می دهد .

استنت : را می توان از جمله وسایل پزشکی دانست که برای جلوگیری از کاهش قطر و بسته شدن رگ هایی که تنگ شده به کار برد . همان طور که در تصویر مقابل می بینیم ، استنت ها به شکل استوانه های توری ساخته می شوند و بسته به نوع و محل کارگیری دارای قطرهای متفاوتی هستند . برای نصب کردن استنت در بدن آن را در دمای پایین قرار می دهند تا به حالت مارتنزیتی در آمده و جمع شود پس از این که در رگ قرار گرفته و با بدن همدما شد ، استنت باز می شود و سبب گشادشدن رگ می شود .

ارتودنسی دندان :  از آلیاژ نیتینول می توان در سیم های ارتودنسی دندان استفاده کرد .

خاصیت فوق کشسانی نیتینول باعث می شود که بر اثر فشار ناشی از برگشت سیم به حالت اولیه ، به دندان هایی که خارج از موضع قرار دارند ، نیرو وارد شده تا بعد از گذشت زمان در مکان مناسب قرار گیرند .

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *