Nitinol
El nitinol és una aleació de níquel (60-70%) i titani (30-40%), i és l'eixemple més conegut de les cridades aleacions en memòria de forma.
Encara que els científics coneixien algunes propietats d'este tipo de materials des de 1945[[1]], les primeres aplicacions pràctiques no varen començar a desenrollar-se fins a 30 anys més tart. En els laboratoris de la marina dels EE. UU. William Beuhler va descobrir una aleació de níquel (Ni) i titani (Tu) que presentava estes propietats, en un programa d'investigació encaminat a l'obtenció d'una aleació en alta resistència a la corrosió. L'equip d'investigadors que ho va descobrir va batejar el nou material en el nom de NiTiNOL (acrònim de Ni-Tu-Naval Ordnance Laboratory). Es tracta d'una aleació de níquel i titani en proporcions casi equimolares i que té propietats de memòria de forma espectaculars. La memòria de forma es manifesta quan, despuix d'una deformació plàstica, el material recupera la seua forma despuix d'un calfament suau. El nom d'este material s'ha convertit en sinònim d'este tipo d'aleacions, de la mateixa manera que el teflón ho és del politetrafluoroetileno.
Les aleacions en memòria de forma deuen les seues propietats a una transició de fase entre una estructura de tipo austenita i una de tipo martensita. Les transicions de fase en els sòlits poden produir-se per dos mecanismes molt diferents. El més comú consistix en el desplaçament d'àtoms de les seues posicions d'equilibri, per mig d'un procés conegut com a difusió, per a adoptar una nova estructura més estable en les condicions de pressió i temperatura a les que es troba el material. Este tipo de transicions es produïx generalment d'una forma llenta.
Les aleacions en memòria de forma sofrixen també una transició de fase que es produïx per mig d'un moviment cooperatiu d'un gran número d'àtoms, els quals sofrixen desplaçaments molt menuts de les seues posicions d'equilibri. ya que no existix difusió d'àtoms esta transformació és molt ràpida (pot alcançar la velocitat del sò). Este tipo de transformació rep el nom martensíticas, degut a que es varen descriure en primer lloc per a la transformació del acer entre les seues fases austenita (dúctil i maleable) i martensita (fràgil i dura).
La martensita (de baixa temperatura) és una fase menys simètrica que l'austenita (cúbica de cara centrada). Una volta que s'ha generat per refredat la fase martensita, es pot deformar fàcilment i d'una forma plàstica, pero la transformació per calfament recupera la UNICA estructura de tipo austenita possible. Este efecte, a escala macroscòpica es manifesta en la recuperació de la forma inicial.
En un procés típic de transformació en memòria de forma, la peça es gela des de l'estat d'austenita per a transformar-la en martensita. En esta fase el material és maleable i es deforma fàcilment, canviant de forma. Un calfament a una temperatura superior a la de transformació torna l'objecte a la seua forma original.
Aplicacions
[editar | editar còdic]Les aplicacions de les AMF que s'han desenrollat fins al present es deriven de les seues dos propietats fonamentals, a saber: la superelasticidad i la recuperació de la forma per calfament.
Per les seues propietats, de material superelástico, s'han desenrollat dispositius d'aplicació en medicina, com a cilindres-malles autoexpansibles per a mantindre permeabilidad de gots sanguíneus (Estent (dispositiu)), o dispositius per a oclusió de defectes cardíacs. També s'ampren en elements que deuen recuperar la seua forma original despuix d'una severa deformació, com a ensellaments d'ulleres per a chiquets o antenes de teléfons mòvils (ya en desús) . La recuperació de la forma original pot amprar-se per a la generació de moviment o per a la fabricació de acoplament en conducció espacials (conducció en l'indústria aeronàutica o conducció submarines).
El procés per a generar unions és simple i molt fiable. Consistix en fabricar un tubo en un diàmetro interior un 3% menor que el diàmetro del tubo al que s'ha d'unir. Una volta fret, en estat martensítico, s'eixampla fins a un 8%. Una volta colocats els tubos es calfa l'unió per damunt de la temperatura de transformació, produint-se la contracció per a recuperar la seua forma original, en lo que es produïx una unió dels tubos molt hermètica i resistent,sense necessitat de juntes ni acoplament mecànics.
En aplicacions com a actuadors, s'ampren en l'actualitat en la fabricació de vàlvules termostáticas per a calefacció, que funcionen oponent dos molls, un d'acer convencional, en una constant d'elasticitat que es pot considerar constant en la temperatura i un atre de AMF que a baixa temperatura és fàcilment deformable i obrirà la vàlvula, mentres que quan aplegue 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 a reparar fractures (Anson Medical, UK)
- Materials superelásticos (instruments mèdics)
- Termostats i vàlvules de control
- Unions en canalisacions de submarins i conducció submarines
- Actuadors mecànics
- En Odontologia tant en Endodòncia els instruments permeten major control en conductes radiculares curvos, com en Ortodòncia els arcs que recuperen la forma d'arcada en calfar-se en la cavitat oral.
- Dispositiu per a curar cardiopaties congènites.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Nitinol» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.