Ako funguje Nitinolový drôt

Ako funguje Nitinolový drôt?

Nitinolový drôt je známy svojimi jedinečnými vlastnosťami a všestrannými aplikáciami okrem iného v biomedicínskom, leteckom a automobilovom priemysle. Nitinol, tiež nazývaný zliatina niklu a titánu, je zliatina s tvarovou pamäťou, ktorá vykazuje superelasticitu a efekt tvarovej pamäte pri rôznych teplotách. Ako to funguje? V tomto článku preskúmame výrobný proces, fyzikálne vlastnosti a aplikácie nitinolového drôtu.

Čo je Nitinol Wire?

Nitinolový drôtje typ zliatiny s tvarovou pamäťou, ktorá je vyrobená z približne 50 percent hmotnosti niklu a 50 percent titánu. Objavili ho v roku 1962 William Buehler a Frederick Wang v US Naval Ordnance Laboratory. Nitinol odvodzuje svoj názov od svojho zloženia, teda nikel (Ni), titán (Ti) a námorné laboratórium (NOL). Nitinolový drôt si získal významnú pozornosť vďaka svojim jedinečným vlastnostiam, vrátane superelasticity, efektu tvarovej pamäte, biokompatibility a odolnosti proti korózii. Tieto vlastnosti z neho robia ideálny materiál pre širokú škálu aplikácií, ako sú stenty, ortodontické drôty, filtre krvných zrazenín a súčasti automobilových motorov.

Ako vyrobiť Nitinolový drôt?

Výrobný proces nitinolového drôtu zahŕňa niekoľko krokov, vrátane tavenia zliatiny, odlievania, valcovania za tepla, valcovania za studena, žíhania a ťahania drôtu. Prvým krokom je spoločné roztavenie niklu a titánu vo vákuovej peci za kontrolovaných podmienok, aby sa dosiahlo požadované zloženie a čistota. Potom sa roztavená zliatina odleje do tvaru ingotu a za tepla sa valcuje na tenký plech. Plech je potom valcovaný za studena na požadovaný rozmer, po ktorom nasleduje žíhanie, aby sa odstránilo akékoľvek zvyškové napätie a zlepšila sa ťažnosť materiálu. Nakoniec sa žíhaný plech pretiahne sériou lisovníc, aby sa získal požadovaný priemer, povrchová úprava a priamosť. Nitinolový drôt môže byť vyrobený v rôznych formách, ako je okrúhly, plochý a obdĺžnikový, v závislosti od požiadaviek aplikácie.

Aké sú vlastnosti nitinolového drôtu?

Nitinolový drôt má niekoľko jedinečných vlastností, ktoré z neho robia cenný materiál v mnohých priemyselných odvetviach. Jednou z najznámejších vlastností je jeho efekt tvarovej pamäte. Nitinolový drôt si dokáže „zapamätať“ svoj pôvodný tvar a po deformácii za určitých podmienok sa doň môže vrátiť. Napríklad, ak je nitinolový drôt ohnutý do špecifického tvaru pri nízkych teplotách, po zahriatí sa vráti do pôvodného tvaru. Okrem toho nitinol vykazuje superelasticitu, tiež známu ako pseudoelasticita, kde materiál vydrží veľké namáhanie bez trvalej deformácie. Táto vlastnosť ho robí ideálnym pre aplikácie vyžadujúce flexibilitu a odolnosť, ako sú stenty a ortodoncia. Okrem toho je nitinolový drôt biokompatibilný, čo znamená, že nevyvoláva nepriaznivú reakciu v ľudskom tele, vďaka čomu je ideálny na použitie v zdravotníckych pomôckach.

Ako tvarovať Nitinolový drôt?

Tvarovanie nitinolového drôtu vyžaduje pochopenie jeho reakcie na zmeny teploty.nitinolmá dve odlišné fázy: austenit a martenzit, ktoré existujú pri rôznych teplotách. Pri nízkych teplotách je nitinol vo fáze martenzitu, ktorý je mäkký a ľahko sa ohýba, ale nevráti sa do pôvodného tvaru. Pri vysokých teplotách prechádza nitinol do austenitickej fázy, kde je tvrdší a pri deformácii môže opäť získať svoj pôvodný tvar. Preto, aby sa tvaroval nitinolový drôt, musí sa zahriať nad jeho prechodovú teplotu, typicky medzi 500 až 600 stupňami, na austenitickú fázu. Akonáhle je vytvarovaný, nitinolový drôt môže byť ochladený na martenzitovú fázu, aby sa uzamkol v novom tvare. Zahriatie nitinolového drôtu spôsobí jeho návrat do pôvodného tvaru.

Ako používať Nitinolový drôt?

Nitinolový drôt má rôzne aplikácie v niekoľkých priemyselných odvetviach. Jedno z najrozšírenejších použití nitinolového drôtu je v lekárskom priemysle, kde sa používa v stentoch, ortodoncii a chirurgických zariadeniach. Nitinolové stenty sa používajú na udržanie otvorených krvných ciev, zatiaľ čo ortodontické drôty sa používajú na vyrovnávanie zubov. Okrem toho sa nitinolový drôt používa v leteckom priemysle na pohony s tvarovou pamäťou v lietadlách, pretože je ľahký a odolný. Nitinolový drôt sa tiež používa v automobilovom inžinierstve na pochopenie vibrácií motora, skúmanie schém tlmenia hluku a tlmiaceho mechanizmu.

Záver

Na záver, nitinolový drôt je všestranný materiál s jedinečnými vlastnosťami, vďaka ktorým je užitočný v rôznych aplikáciách. Pochopenie jeho výrobného procesu, fyzikálnych vlastností a aplikácií môže jednotlivcom pomôcť oceniť potenciál a všestrannosť tohto materiálu. Vďaka svojej superelasticite, efektu tvarovej pamäte, odolnosti a biokompatibilite je nitinolový drôt aj naďalej v popredí technologického pokroku.

Referencie:

1. http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1243/095441105X69847

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4230702/

3. https://www.thoughtco.com/nitinol-373296

4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4665485/

5. https://www.mechanicalbooster.com/2016/10/what-is-nitinol-alloy-how-it-works.html