آلیاژ حافظه‌دار؛ درباره این ویژگی جالب چه می‌دانید؟ (+فیلم)

عصر ایران - آیا تا به حال درباره آلیاژهای فلزی حافظه‌دار چیزی شنیده اید؟ برخی فلزات می توانند شکل اولیه خود را به خاطر سپرده و در صورت تغییر شکل در حضور محرکی مانند گرما به شکل پیشین خود باز گردند.

آلیاژهای حافظه‌دار شکلی (Shape Memory Alloy) گروهی از آلیاژها هستند که می توانند زیر میزان مشخصی از تنش و گرما به شکل و اندازه پیشین خود بازگردند. آلیاژهای حافظه‌دار شکلی از الاستیسیته (ویژگی تغییر شکل بازگشت‌پذیر) بالایی برخوردار هستند. این ویژگی با دو فاز بین فلزی منحصر به فرد آستنیت و مارتنزیت مرتبط است.

آلیاژهای حافظه‌دار با قرار گرفتن در معرض گرما می توانند تغییر شکل دهند، از این رو، می توانند کارایی بالایی داشته باشند. در واقع، این امکان فراهم می شود تا از آنها برای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی استفاده کرد. به عنوان نمونه، با استفاده از سیم ساخته شده از آلیاژ حافظه‌دار می توانید یک پیشرانه بسازید.

از جمله آلیاژهای حافظه‌دار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نیتینول (نیکل-تیتانیوم) یا NiTi: نیکل و تیتانیوم از مهم‌ترین و شناخته شده‌ترین عناصر مورد استفاده در آلیاژهای حافظه‌دار هستند. پرکاربردترین آلیاژ این دو عنصر با نام "نیتینول" شناخته می شود. این آلیاژ از خواص مکانیکی عالی برخوردار است.

آلیاژهای Cu-Al-Ni، Fe-Mn-Si، و Cu-Zn-Al: خواص مکانیکی این ترکیبات نسبت به نیتینول ضعیف‌تر است و همچنان در حال توسعه هستند.

نیکل-منگنز-گالیوم (Ni-Mn-Ga): از آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی هستند که به جای دما تحت تاثیر میدان های مغناطیسی قرار می گیرند. این آلیاژها نیز در حال توسعه هستند.

اثر حافظه شکلی و شبه الاستیسیته

اثر حافظه شکلی (Shape Memory Effect) آن چیزی است که به آلیاژ حافظه‌دار امکان بازگشت به شکل اولیه خود پس از گرم شدن را می دهد. اثر حافظه شکلی در واقع یک فرآیند تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت ناشی از گرما است. این تغییر فاز موجب بازگشت ماده به شکل اولیه خود می شود.

انعطاف‌پذیری بالا یکی دیگر از ویژگی های آلیاژهای حافظه‌دار است. از آنجایی که کشیدگی پیوندهای اتمی رخ نمی دهد، انعطاف‌پذیری این آلیاژها به نام شبه الاستیسیته یا الاستیسته کاذب نیز شناخته می شود.

کاربرد آلیاژهای حافظه‌دار

آلیاژهای حافظه‌دار در زمینه ساخت تجهیزات پزشکی از جمله برای ارتوپدی، مغز و اعصاب، قلب و عروق، لوازم و وسایل دندانپزشکی، ایمپلنت ها و همچنین فریم عینک ها، دستگاه های ایمنی حساس به دما و سیم های راهنما کاربرد دارند.

به عنوان نمونه، از ویژگی شبه الاستیسیته آلیاژهای حافظه‌دار در ارتودنسی استفاده می شود. از سیم های نایتینول برای ثابت نگه داشتن براکت ها استفاده می شود. همچنین، با استفاده از اثر حافظه شکلی، می توان از آلیاژهای حافظه‌دار برای ساخت استنت ها استفاده کرد که برای باز کردن رگ های خونی و پاکسازی گرفتگی رگ های خونی کاربرد دارند.