Что такое материалы с памятью формы?

Сегодня мы представляем вам в нашем блоге тип материалов, важность которых возрастает, и это не что иное, как материалы с памятью формы.

Эти материалы обладают способностью деформироваться, а затем восстанавливать свою первоначальную форму при воздействии внешнего воздействия (обычно температуры). Как мы упоминали некоторое время назад в другом сообщении , это умный материал .

Como ejemplo, ¿a quién no se le ha doblado un cubierto o un alfiler? ¿Os imagináis que con dejarlos en el radiador recuperaran su forma original? Con este tipo de materiales es posible, y sus ventajas no se quedan ahí.

Что это?

Как мы уже упоминали, материалы с памятью формы после деформации могут восстанавливать свою первоначальную форму. Если мы описываем это так, его поведение кажется похожим на поведение эластичных материалов, но на самом деле они очень разные. Его уникальность заключается в том, что при исчезновении силы, вызывающей деформацию, его деформированная форма сохраняется, и необходимо повысить температуру материала, чтобы он вернулся в исходное состояние.

Это восстановление исходной формы с температурой связано с изменением внутренней структуры материала. Эти материалы, как правило, имеют ламинарное и волокнистое расположение при низкой температуре. , который легко допускает деформации , так как одни листы могут двигаться относительно других; это называется мартенситным состоянием. При нагревании , сам материал начинает иметь гораздо более жесткую кубическую структуру, что уже не позволяет движение материала и, следовательно, ни деформации; Это называется аустенитным состоянием. Этот переход от ламинарной структуры к кубической имеет такую ​​силу, что возвращает материал в его первоначальную форму и устранить все полученные деформации. Как только температура снова снижается, материал снова принимает ламинарную форму и может снова деформироваться. Этот процесс типичен для атомарного расположения материала, что означает, что его можно повторять бесчисленное количество раз, не влияя на его поведение и, таким образом, избегая, например, механических поломок из-за износа или усталости датчиков или клапанов.

Для чего нужны материалы с памятью формы в компании?

Чтобы заставить эти материалы перейти из мартенситной фазы в аустенитную, как мы сказали, необходимо повысить их температуру. Этого можно добиться путем обеспечения тепла. , или, что очень удобно, с помощью применения электричества. . Тот факт, что температуру этих материалов можно повысить или понизить с помощью электричества, как мы уже говорили, делает их идеальными кандидатами на роль приводов или датчиков. Восстановление деформаций всегда одинаково при одной и той же температуре, что означает, что они могут служить очень точными исполнительными механизмами и датчиками. Кроме того, деформации, которые обычно возникают в этих материалах, выполняются быстрее, чем в других типах материалов, регулярно используемых в этих типах приложений.

Мы уже говорили о том, что изменяющие форму материалы могут восстанавливать свою первоначальную форму под воздействием тепла, а затем снова деформироваться. Это очень удобно для некоторых применений, но в других, таких как приводы, необходимо переходить из одного положения в другое, при этом оба положения должны быть зафиксированы. Это возможно? Ответ:да, это возможно, поскольку существуют материалы, меняющие форму, которые сохраняют две формы памяти при разных температурах. . Это дает возможность задавать геометрию материала при двух разных и известных температурах, что очень удобно.

Типы материалов формы

На сегодняшний день наиболее широко используемыми материалами с памятью формы являются материалы металлической природы. . Среди них так называемый нитинол (сплав никеля и титана) является одним из наиболее часто используемых благодаря своим хорошим свойствам. Тем не менее, существуют другие металлические сплавы, которые также обладают памятью формы, такие как сплавы меди, цинка и алюминия (Cu-Zn-Al); Медь, алюминий и никель (Cu-Al-Ni); o Железо, марганец и кремний (Fe-Mn-Si).

До недавнего времени эти типы материалов были получены только металлической природы, но исследования в этой области, которые проводились в последние годы, привели к появлению пластика. материалы с памятью формы. Они, благодаря своей пластичности, очень перспективны, например, в приложениях, где желательны более легкие детали. Кроме того, пластические материалы, изменяющие форму или самовосстанавливающиеся, обладают свойствами, аналогичными материалам с памятью формы.

Другие типы материалов формы, которые все еще изучаются, и их использование не получило такого широкого распространения, как керамика с памятью формы. и память формы ферромагнитные материалы . Тем не менее, мы уверены, что в будущем все эти типы материалов окажут большое влияние.

Приложения

Здесь мы покажем вам несколько примеров его применения:

Одно из применений, которое сейчас начинает расширяться, — использование этих материалов для соединения труб. , без необходимости сварки. Используемый принцип прост:вы берете материал с памятью формы, помещаете его внутрь трубок, а затем нагреваете его, чтобы он восстанавливал свою первоначальную форму с большим диаметром, чтобы прочно зафиксировать трубки. Само давление, оказываемое материалом изнутри трубок, заставляет их слипаться и их очень трудно разъединить, в некоторых случаях они сопротивляются лучше, чем сварные швы.

Тот же принцип используется, например, в секторе здравоохранения для открытия препятствий. в теле. Созданы небольшие стенты, которые можно вставлять в заблокированные вены или артерии, и при контакте с теплом тела они расширяются, позволяя крови снова пройти.

Это некоторые применения этих материалов в трубчатых геометриях, но их область применения и возможные геометрии очень широки. Например, его можно применить к корпусам автомобилей или самолетов. , чтобы изменить их геометрию во время движения и, следовательно, улучшить их аэродинамику. , таким образом уменьшая количество топлива, которое они используют. Если мы подумаем об исполнительных механизмах, функция которых состоит в перемещении из одного положения в другое, то в будущем подавляющее большинство из них может быть изготовлено из материалов, меняющих форму!

В настоящее время мы можем найти материалы с памятью формы в медицинском оборудовании. и медицинские принадлежности, от зубных имплантатов до хирургических инструментов (их легко стерилизовать). Также в повседневных предметах , такие как бюстгальтеры на косточках, которые используют тепло собственного тела для восстановления своей формы, или матрасы, которые восстанавливают свою форму после деформации, вызванной сидением на них. Поскольку эти материалы легкие, прочные и способны работать при высоких температурах, они также широко используются в компонентах аэрокосмической промышленности. таких как ракеты и космические зонды.

Из-за всех возможных применений и преимуществ, которые представляют эти материалы, мы считаем, что в ближайшие годы они дадут много поводов для разговора, и мы будем находить их все больше и больше в большем количестве продуктов, не осознавая этого, поскольку они находятся в полном разгаре и изучаются все больше и больше.

Вы нашли блог интересным? Хотите узнать больше о материалах с памятью формы? Не стесняйтесь и свяжитесь с нами !