کاربرد آلیاژهای حافظه دار

 کاربرد آلیاژهای حافظه دار

تعریف کلی آلیاژهای حافظه دار در بخش قبلی از این مقاله شرح داده شد. در این مقاله تلاش شده است که چند کاربرد مهم آلیاژهای حافظه دار در دسته مواد هوشمند شرح داده شود. آلیاژهای حافظه دار در طیف گسترده از مواد و پوشش‌ها کاربرد دارند. چند دسته از مهم ترین موارد در ادامه ذکر شده است:

زیستی

این آلیاژ در مواردی مانند سیمان‌های دندانی، باندهای دندانی، ایمپلنت‌ها و وسایل پزشکی مانند استنت‌های قلب پرکاربرد هستند. آلیاژ نایتینول که در این مورد بسیار پرکاربرد است متشکل از 50 درصد نیکل و 50 درصد تیتانیوم است. نایتینول کاربردهای فراوانی در زمینه پزشکی از جمله نورولوژی، ارتوپدی، قلب و عروق و غیره پیدا کرده است. اثر حافظه داری شکلی، خستگی و مقاومت در برابر خراش، خواص رطوبتی خوب و سوپرالاستیسیته باعث افزایش کاربرد در جراحی شده است.

از تیوب‌های نایتینول معمولاً در کاتترها، استنت‌ها و سوزن‌های سوپر الاستیکی استفاده می شود. نایتینول بسیار زیست سازگار بوده و باعث تحریک سیستم ایمنی بدن نمی‌شود. این آلیاژ با ترکیبی از استحکام بالا و مدول پایین به ساختار استخوان نزدیک است و به عنوان ایمپلنت در بدن بسیار مناسب است. تحقیقات نشان می دهد که زیست سازگاری آن حتی از فولادهای زنگ نزن و Ti-6Al-4V نیز بیشتر است. انعطاف پذیری نایتینول 20-10 بار بیشتر از فولاد زنگ نزن است. به علاوه، نایتینول یک آلیاژ غیر مغناطیسی است و عکس برداری MRI را ممکن می کند. این آلیاژ با توجه به قیمت مناسب نسبت به سایر ترکیب‌ها به طور گسترده استفاده می‌شود.

ساختمان سازی

این مواد منحصر به فرد در زمینه‌های مختلف مهندسی عمران در حال استفاده و گسترش هستند. آلیاژهای حافظه شکلی (SMA‌ها) دارای قابلیت جذب انرژی، ظرفیت تحمل الاستیسیته بالا و مقاومت در برابر انواع خستگی و خوردگی هستند. مصالح SMA در کاربردهای مقاوم‌ سازی به ‌صورت المان‌‌های مختلفی از جمله سیم، میله، صفحه و غیره مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

مهم ‌ترین ویژگی این مصالح در مقاوم‌سازی سازه‌ها، قابلیت تحمل سیکل‌های بارگذاری بدون برجا گذاشتن کرنش پسماند قابل ملاحظه است (با اعمال درجه حرارت مناسب می‌توان این مقدار اندک را نیز به صفر رساند). از این مواد در ساخت سازه‌های عمرانی (پل، ساختمان، آسمان خراش‌ها و غیره) برای مقابله با زلزله می‌توان استفاده کرد. تحقیقات صورت گرفته بر روی کاربرد مصالح SMA در زمینه‌های مهندسی عمران و مقاوم‌سازی لرزه‌ای همچنان در مراحل ابتدایی خود می‌‌باشد و آینده روشنی برای این مورد قابل پیش بینی است.

هوافضا

این آلیاژها به دلیل توانایی تغییر شکل بالقوه و وزن کم در هواپیما و فضاپیما به عنوان محرک‌ها مورد استفاده قرار گرفته و باعث صرفه جویی در مصرف انرژِی می‌شوند. ناسا به تازگی از سیلندرهای نیکل تیتانیوم به عنوان یک آلیاژ حافظه دار در قسمت‌های بالایی بال هواپیما استفاده کرده است. در واقع در این حالت تغییر در زاویه بال‌های هواپیما با توجه به باد باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود. این یکی از موارد قابل توجه در کاربرد آلیاژ حافظه دار است.

کاربرد دیگری از این آلیاژ پرطرفدار در صنایع هوایی این است که در دمای بالا می‌تواند باعث کاهش صدای هواپیما در هنگام ورود به فرودگاه شود. همچنین، آلیاژ حافظه دار می‌تواند به طور خودکار اندازه نازل‌های خروجی را بسته به درجه حرارت‌های مختلف در طی مراحل مختلف پرواز تغییر دهد.

رباتیک

با توجه به نیاز روزافزون جهان به استفاده از ربات‌ها به جای نیروی انسانی، استفاده از آلیاژهای حافظه دار در این زمینه نیز گستردگی پیدا کرده است. استیکیتو نام یکی از ساده ترین ربات‌های معروف در کل دنیا است. این ربات از بازوهای نایتینولی ساخته شده است که با تغییر درجه حرارت بازوهای آن باز و بسته می‌شوند. در واقع گرما باعث تغییر در ساختار کریستالی سیم‌ها شده و منبسط می‌شوند و با کاهش دما به حالت اولیه خود باز می‌گردند.

ربات استیکیتوشکل 1. ربات استیکیتو.

کاربرد آلیاژهای حافظه دار در زمینه‌های مختلف دیگری مانند صنایع نظامی، اتومبیل، رادیاتورها، پمپ‌ها و غیره نیز قابل توجه است. شکل زیر استفاده از این آلیاژ در پمپ و رادیاتور را نشان می‌دهد که با گرم شدن و انبساط قطعه فنری متصل به پمپ جمع شده و با سرد شدن به حالت اولیه خود برمیگردد.

پمپ آبشکل 2. کاربرد آلیاژ حافظه دار در پمپ آب.



دیدگاهتان را بنویسید