Prozkoumejte tajemství superelasticity a tvarové paměti niklu a titanu

Niklový titan se stal vycházející hvězdou na poli materiálového výzkumu a aplikací se svou jedinečnou superelasticitou a vlastnostmi tvarové paměti. Nikl-titan, binární slitina složená z niklu a titanu, vykazuje mimořádný výkon nad rámec tradičních materiálů díky své speciální atomové kombinaci a mikrostruktuře. Tvarová paměť je jednou z nejnápadnějších vlastností nikl-titanu. Když je mateřská fáze nikl titanu při určité teplotě ochlazena, dochází k fázové transformaci za vzniku martenzitické fáze. V této době působí na slitinu v martenzitické fázi vnější síla, která ji deformuje. Po zahřátí se slitina automaticky vrátí do svého původního tvaru v mateřské fázi, jako by byla vybavena pamětí, doprovázenou procesem reverzní fáze transformace. Tento tepelně indukovaný proces fázové transformace umožňuje slitině přesně měnit tvary za různých teplotních podmínek pro dosažení specifických funkcí.

Nepředstavitelný elastický výkon
Superelasticita je další úžasná vlastnost nikl titanu. Nikl titan vykazuje superelasticitu v úzkém teplotním rozsahu mírně nad svou transformační teplotou. Když je slitina vystavena vnější síle a vytváří deformaci mnohem větší, než je její mezní elastické napětí, deformace se může automaticky obnovit v okamžiku vyložení a materiál se může vrátit do svého nedeformovaného tvaru bez zahřívání. V tomto procesu mez pružnosti nikl-titanu daleko převyšuje mez běžných materiálů a již se neřídí tradičním Hookovým zákonem. Tuto superelasticitu lze rozdělit na lineární superelasticitu a nelineární superelasticitu. Křivka napětí-deformace lineární superelasticity má úzký lineární vztah mezi napětím a deformací; zatímco nelineární superelasticita, známá také jako pseudoelasticita fázového přechodu, je výsledkem stresem indukované martenzitické fázové transformace a její reverzní fázové transformace během zatěžování a odlehčování v určitém rozsahu nad teplotou Af. Pseudoelasticita fázového přechodu niklu titanu může dosáhnout asi 8 %. Dokáže aplikovat konstantní a jemnou korekční sílu na zuby při pokojové teplotě a využít svých superelastických vlastností k přizpůsobení se složitému pohybu zubů během procesu korekce, realizovat pomalý a přesný pohyb zubů a zlepšit pohodlí pacienta a efekt korekce. 

Tajemství atomového uspořádání
Důvod, proč má nikl titan tak kouzelnou tvarovou paměť a superelastické vlastnosti, spočívá ve vzájemné přeměně austenitových a martenzitických fází v jeho mikrostruktuře. Při vyšších teplotách je slitina ve fázi austenitu, kde jsou atomy uspořádány uspořádaně a kompaktně a tvoří stabilní a elastickou krystalickou strukturu austenitu. Při poklesu teploty se slitina postupně přeměňuje na martenzitickou fázi a atomy se přeskupují do pružnější struktury. V martenzitickém stavu je slitina snadno deformovatelná. Při vystavení vnějším silám se dvojitá struktura vyvine do rozdvojené struktury, aby se přizpůsobila vnějšímu namáhání. Jakmile se změní vnější podmínky, jako je zvýšení teploty, slitina se přemění z martenzitické fáze zpět do austenitové fáze a atomy se opět vrátí do stavu řádného uspořádání, takže slitina se vrátí do svého původního tvaru. 

Světlé vyhlídky pro široké použití
Superelasticita a vlastnosti s tvarovou pamětí niklu titanu z něj činí široké uplatnění v mnoha oblastech. Kromě výše zmíněné lékařské oblasti lze v oblasti letectví využít k výrobě deformovatelných křídel, umožňujících letounu upravovat tvar křídla v reálném čase podle rychlosti letu a podmínek proudění vzduchu, čímž se zlepšuje efektivita letu a manévrovatelnost; v oblasti inteligentních robotů mohou komponenty pohonu vyrobené z nikl-titanu dosáhnout přesného a flexibilního řízení pohybu a vnést novou vitalitu do inteligentního vývoje robotů; v každodenním životě lze spatřit i nikl titan, jako jsou superelastické obroučky brýlí, které se po zmáčknutí a deformaci vnějšími silami mohou rychle vrátit do původního tvaru, což přináší pohodlí a komfort do života lidí.