Nitinol

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

El Nitinol és un metall format per l'aliatge de níquel i titani, i presenta unes propietats estranyes respecte als altres aliatges, ja que és capaç de recuperar de manera "intel·ligent" la forma original després d'haver estat deformat, sempre que estigui a temperatura corporal.

A partir de l'any 1962, aquest material va començar a ser utilitzat en aplicacions sanitàries, ja que la recuperació de la forma original és molt pràctica per representar algun ós o múscul, o fins i tot en petites dosis, per desobstruir artèries. És un aliatge de Níquel i Titani . Encara que els científics coneixien algunes propietats d'aquest tipus de materials des de 1932 , les primeres aplicacions pràctiques no van començar a desenvolupar-se fins 30 anys més tard . En els laboratoris de la marina dels EUAWilliam Beuhler[1] va descobrir un aliatge de níquel (N ) i titani (Ti) que presentava aquestes propietats , en un programa d'investigació encaminat a l'obtenció d'un aliatge amb alta resistència a la corrosió . L'equip d'investigadors que ho va descobrir va batejar el nou material amb el nom de nitinol (acrònim de Ni-Ti-Naval Ordnance Laboratory).[2][3] Es tracta d'un aliatge de níquel i titani en proporcions gairebé equimolars i que té propietats de memòria de forma espectaculars . La memòria de forma es manifesta quan , després d'una deformació plàstica , el material recupera la seva forma després d'un escalfament suau . El nom d'aquest material s'ha convertit en sinònim d'aquest tipus d'aliatges , igual que el tefló ho és del politetrafluoroetilè.

Deformació i recuperació de forma.

Els aliatges amb memòria de forma deuen els seus propietats a una transició de fase entre una estructura de tipus austenita i una de tipus martensita.[4] Les transicions de fase en els sòlids poden produir per dos mecanismes molt diferents . El més comú consisteix en el desplaçament d'àtoms de les seves posicions d'equilibri , mitjançant un procés conegut com a difusió , per adoptar una nova estructura més estable en les condicions de pressió i temperatura a què es troba el material . Aquest tipus de transicions es produeix generalment d'una manera lenta . Els aliatges amb memòria de forma sofreixen també una transició de fase que es produeix mitjançant un moviment cooperatiu d'un gran nombre d'àtoms , els quals pateixen desplaçaments molt petits de les seves posicions d'equilibri . Ja que no hi ha difusió d'àtoms aquesta transformació és molt ràpida (pot arribar a la velocitat del so . Aquesta mena de transformació rep el nom martensítiques , pel fet que es van descriure en primer lloc per a la transformació de l'acer entre les seves fases austenita (dúctil i mal·leable) i martensita (fràgil i dura) .

La martensita (de baixa temperatura) és una fase menys simètrica que l'austenita (cúbica de cara centrada). Una vegada que s'ha generat per refredament la fase martensita , es pot deformar fàcilment i d'una manera plàstica , però la transformació per escalfament recupera l'única estructura de tipus austenita possible . Aquest efecte, a escala macroscòpica es manifesta en la recuperació de la forma inicial.

En un procés típic de transformació amb memòria de forma , la peça es refreda des de l'estat d'austenita per transformar-la en martensita. En aquesta fase el material és mal·leable i es deforma fàcilment, canviant de forma. Un escalfament a una temperatura superior a la de transformació retorna l'objecte a la seva forma original .

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Les aplicacions de les AMF que s'han desenvolupat fins ara es deriven de les seves dues propietats fonamentals , a saber : la superelasticitat i la recuperació de la forma per escalfament .

Per les seves propietats de material superelàstic , s'han desenvolupat dispositius d'aplicació en medicina, com cilindres - malles autoexpansibles per mantenir permeabilitat de vasos sanguinis ( Stents ) , o dispositius per oclusió de defectes cardíacs . També s'empren en elements que han de recuperar la seva forma original després d'una severa deformació , com muntures d'ulleres per a nens o antenes de telèfons mòbils ( ja en desús ) . La recuperació de la forma original pot emprar per a la generació de moviment o per a la fabricació d'acoblaments en conduccions espacials ( conduccions en la indústria aeronàutica o conduccions submarines ) .

El procés per generar unions és simple i molt fiable . Consisteix a fabricar un tub amb un diàmetre interior un 3% menor que el diàmetre del tub al qual s'ha d'unir . Un cop fred , en estat martensític , s'eixampla fins a un 8% . Un cop col·locats els tubs s'escalfa la unió per sobre de la temperatura de transformació , produint la contracció per recuperar la seva forma original , de manera que es produeix una unió dels tubs molt hermètica i resistent sense necessitat de juntes ni acoblaments mecànics .

En aplicacions com actuadors , s'empren en l'actualitat en la fabricació de vàlvules termostàtiques per a calefacció , que funcionen oposant dos molls , un acer convencional , amb una constant d'elasticitat que es pot considerar constant amb la temperatura i un altre AMF que a baixa temperatura és fàcilment deformable i obrirà la vàlvula , mentre que quan arribi a una certa temperatura es transformarà en austenita , recuperant la forma original i actuant en contra del moll d'acer , que tancarà la vàlvula .

aplicacions :  

  • Sistemes d'aproximació d'ossos per reparar fractures ( Anson Medical , UK )
  • Materials superelàstics ( instruments mèdics )
  • Termòstats i vàlvules de control
  • Unions en canalitzacions de submarins i conduccions submarines
  • Actuadors mecànics
  • En Odontologia , tant a [ [ Endodoncia ] ] els instruments permeten major control en conductes radiculars corbs , com en Ortodòncia els arcs que recuperen la forma d'arcada en escalfar a la cavitat oral .

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. W.J. Buehler, J.W. Gilfrich & R.C. Wiley, "Effects of low-temperature phase changes on the mechanical properties of alloys near composition TiNi," Journal of Applied Physics 34 (1963) p 475. doi:10.1063/1.1729603
  2. "The Alloy That Remembers", Time, 1968-09-13, <http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,838687,00.html>.
  3. Kauffman, George B. & Mayo, Isaac (1997), "The Story of Nitinol: The Serendipitous Discovery of the Memory Metal and Its Applications", The Chemical Educator 2: 1, DOI 10.1007/s00897970111a
  4. http://www.nitinol.com/nitinol-university/nitinol-facts/


[modifica | modifica el codi]