Смарт-сплавы - материалы с памятью формы

Технологическое и научное развитие охватывает все области нашей жизни, включая производственные процессы и используемые в них материалы. Одна из последних разработок, над которой работали с 1962 года - это специальные интеллектуальные сплавы, способные запоминать формы.

Три различных явления эффекта памяти формы

Разработка интеллектуальных сплавов связана с испытаниями, проведенными в 1962 г. В. Дж. Бюлером, который исследовал материал, состоящий из двух компонентов - никеля и титана. Ученый заметил закономерность, при которой материал, подвергшийся деформации, при нагревании до определенной температуры возвращался в исходную форму. Это преобразование не случайно и связано с определенными уровнями температуры, характерными для каждого сплава, представляющими переход между двумя структурными формами материала. Это означает, что на определенном уровне температуры данный сплав меняет свою внутреннюю структуру, а после изменения температуры возвращается к своей исходной структуре. Эти фазы называются аустенитом и мартенситом.

Три различных явления могут определять феномен перехода от одной структурной фазы к другой. Первое - это однонаправленный эффект памяти формы, заключающийся в структурном изменении во время деформации объекта с последующим возвращением к исходной фазе после соответствующего нагрева. Второе явление - это так называемая псевдоэластичность. Она заключается в изменении структуры и ее обратимости не под воздействием стресса. После нагрузки предел напряжения превышается, что вызывает изменение структуры материала. Снятие груза означает медленное возвращение к первоначальной форме. Тренировка материала, проявляющего псевдоупругие свойства, заключается в его нагружении при высокой температуре. Третье явление - это эффект двунаправленной памяти формы, который сводится к тому, что материал запоминает как первоначальную форму, так и форму после деформации.

Использование сплавов с эффектом памяти формы

Как вы понимаете, такие интеллектуальные материалы, которые могут самопроизвольно возвращаться к исходной форме, данной им при соответствующих условиях, могут иметь очень широкий спектр практических применений. Основным получателем пользы от них является промышленность, которая использует интеллектуальные материалы в производстве многих машин и устройств. Благодаря им возможна миниатюризация, что сегодня является основным направлением развития. Машины и устройства также намного проще по конструкции, поэтому дешевле и проще в эксплуатации. Типичные примеры использования материалов с памятью формы: автоматические системы закрытия и открытия окон в теплицах, системы регулирования подачи топлива и воздуха в карбюраторы автомобилей, температурные предохранительные клапаны в газовой сети, датчики пожара, системы подавления вибрации и шума и много других мест. По мнению специалистов в оценке бизнеса и потенциала развития отраслей производства, этот сегмент промышленности скоро ожидает взрывной рост по всму миру.

Медицина также является важным получателем изделий из интеллектуальных металлических сплавов. Сплавы с памятью формы - идеальный материал для изготовления имплантатов, которые не только более долговечны, но и легче имплантируются. Из-за возможности создания различных сплавов в имплантатах используются такие соединения, обратное преобразование которых происходит в организме пациента под воздействием его внутренней температуры. Популярные медицинские решения включают, например, дугообразные проволоки в ортодонтии, пластины для остеосинтеза, дистанционные рукава для лечения заболеваний позвоночника или костные скобы.