Material Memori Bentuk: Cara Mereka Melengkung, Melompat, dan Berubah di Bawah Panas

Hari ini kami membawa ke blog kami jenis bahan dengan kepentingan yang meningkat, dan ini bukan lain adalah material memori bentuk.

Bahan ini memiliki kekhasan untuk dapat diubah bentuk, dan kemudian memulihkan bentuk aslinya ketika menerapkan stimulan eksternal (biasanya suhu). Seperti yang kami sebutkan tadi di post lain, ini adalah bahan cerdas.

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.

Apa itu?

Seperti yang telah kami sebutkan, material memori bentuk, setelah mengalami deformasi, dapat memulihkan bentuk aslinya. Jika kita menggambarkan seperti ini, perilakunya terlihat mirip dengan bahan elastis, namun sebenarnya, sangat berbeda. Keunikannya terletak pada fakta bahwa ketika gaya yang menyebabkan deformasi menghilang, bentuk yang diubahnya dipertahankan, dan perlu meningkatkan suhu material agar kembali ke keadaan aslinya.

Pemulihan bentuk asli ini dengan suhu adalah karena perubahan struktur internal material. Bahan ini cenderung memiliki susunan laminar dan fibrilar pada suhu rendah, yang memudahkan deformasi, karena beberapa lembar dapat bergerak satu sama lain; ini disebut keadaan martensit. Saat dipanaskan, material itu sendiri mulai memiliki susunan kubik yang jauh lebih kaku, yang tidak lagi memungkinkan gerakan material dan oleh karena itu juga deformasi; Ini disebut keadaan austenit. Transisi ini dari struktur laminar ke struktur kubik memiliki kekuatan yang sangat besar untuk mengembalikan material ke bentuk aslinya dan membatalkan semua deformasi yang diderita. Setelah suhu diturunkan lagi, material diatur kembali dalam bentuk laminar dan dapat diubah bentuk lagi. Proses ini adalah khas dari susunan atom material, yang berarti dapat diulang berkali-kali tanpa mempengaruhi perilakunya, dan demikian menghindari, misalnya, kerusakan mekanis karena aus atau kelelahan pada sensor atau katup.

Apa kegunaan material memori bentuk di perusahaan?

Untuk membuat material ini berubah dari fasa martensit ke fasa austenit, seperti yang telah kita katakan, perlu meningkatkan suhu. Ini dapat dilakukan dengan memberikan panas, atau dengan sangat nyaman, dengan menerapkan listrik. Fakta bahwa suhu material ini dapat ditingkatkan atau diturunkan menggunakan listrik, seperti yang telah kita katakan, menjadikannya kandidat ideal untuk bertindak sebagai aktuator atau sensor. Pemulihan deformasi selalu sama pada suhu yang sama, yang berarti mereka dapat berfungsi sebagai aktuator dan sensor yang sangat presisi. Selain itu, deformasi yang biasanya terjadi pada material ini dilakukan lebih cepat daripada pada jenis bahan lainnya yang digunakan secara teratur dalam aplikasi ini.

Kami telah membahas bahwa material yang dapat berubah bentuk dapat memulihkan bentuk aslinya ketika mengalami panas, dan kemudian dapat diubah bentuk lagi. Ini sangat nyaman untuk beberapa aplikasi, tetapi dalam yang lain seperti aktuator, yang dibutuhkan adalah untuk berubah dari satu posisi ke posisi lain, keduanya tetap. Apakah ini mungkin? Jawabannya ya, ini mungkin, karena ada material yang dapat berubah bentuk yang memiliki dua memori bentuk pada suhu yang berbeda. Ini memungkinkan untuk menetapkan geometri material pada dua suhu yang berbeda dan diketahui, yang sangat nyaman.

Jenis Material Bentuk

Material memori bentuk yang paling banyak digunakan sejauh ini adalah yang bersifat logam. Di antaranya, yang disebut Nitinol (legasi Nikel dan Titanium), adalah salah satu yang paling banyak digunakan karena properti yang baik. Meskipun demikian, ada legasi logam lain yang juga memiliki memori bentuk, seperti legasi Copper, Zinc dan Aluminum (Cu-Zn-Al); Copper, Aluminum dan Nickel (Cu-Al-Ni); atau Iron, Manganese dan Silicon (Fe-Mn-Si).

Sampai akhir-akhir ini, jenis bahan ini hanya didapatkan dalam bentuk logam, tetapi penelitian di bidang ini yang telah dilakukan dalam beberapa tahun terakhir telah menghasilkan kemunculan plastik material memori bentuk. Ini, karena sifat plastiknya, sangat menjanjikan, misalnya, dalam aplikasi di mana bagian yang lebih ringan diinginkan. Juga bahan plastik yang dapat berubah bentuk atau self-healing memiliki properti yang mirip dengan material memori bentuk.

Jenis lain dari material bentuk yang masih dalam studi dan penggunaannya belum menyebar secara luas adalah keramik memori bentuk dan material feromagnetik memori bentuk. Meskipun demikian, kami yakin bahwa di masa depan semua jenis bahan ini akan memberikan dampak besar.

Aplikasi

Di sini kami menunjukkan beberapa contoh aplikasinya:

Salah satu aplikasi yang mulai menyebar saat ini adalah menggunakan bahan ini untuk menghubungkan pipa, tanpa perlu pengelasan. Prinsip yang digunakan sederhana, Anda mengambil material memori bentuk, meletakkannya di dalam tabung, dan kemudian memberikan panas sehingga memulihkan bentuk aslinya, dengan diameter yang lebih besar, untuk mengunci tabung secara kokoh. Tekanan yang diberikan oleh material dari dalam tabung membuat mereka menempel satu sama lain dan sangat sulit untuk dipisahkan, dalam beberapa kasus mereka tahan lebih baik dari las.

Prinsip yang sama digunakan misalnya di sektor kesehatan untuk membuka obstruksi dalam tubuh. Stent kecil dibangun yang dapat disisipkan ke dalam vena atau arteri yang tersumbat, dan saat kontak dengan suhu tubuh, mereka melebar, mengizinkan darah melewati kembali.

Ini adalah beberapa aplikasi bahan ini dalam geometri tabung, tetapi bidang aplikasinya dan geometri yang mungkin sangat luas. Misalnya, dapat diterapkan pada badan mobil atau pesawat, untuk memodifikasi geometri mereka saat bergerak dan oleh karena itu mengimprove aerodinamika, sehingga mengurangi jumlah bahan bakar yang mereka gunakan. Jika kita memikirkan aktuator, yang fungsinya adalah bergerak dari satu posisi ke posisi lain, sebagian besar di masa depan mungkin akan terbuat dari material yang dapat berubah bentuk!

Saat ini, kita dapat menemukan material memori bentuk di peralatan medis dan persediaan kesehatan, dari implan gigi hingga alat bedah (mereka mudah sterilisasi). Juga dalam objek sehari-hari, seperti suti dengan kawat, yang menggunakan panas tubuh sendiri untuk memulihkan bentuknya, atau dalam kasur, yang memulihkan bentuknya setelah mengalami deformasi karena duduk di atasnya. Karena bahan ini ringan, tahan dan mampu beroperasi pada suhu tinggi, juga banyak digunakan di komponen penerbangan dan luar angkasa seperti roket dan sond luar angkasa.

Karena semua aplikasi dan keuntungan yang mungkin yang dimiliki oleh bahan ini, kami percaya bahwa dalam beberapa tahun mendatang mereka akan banyak dibicarakan dan kita akan menemukannya lebih dan lebih dalam banyak produk tanpa menyadarinya, karena mereka sedang berkembang dan semakin banyak dipelajari.

Apakah Anda menemukan blog ini menarik? Apakah Anda ingin tahu lebih lanjut tentang material memori bentuk? Jangan ragu dan hubungi kami!