Нитинол је легура метала са јединственим својствима и употребом. Ова магична метална легура може "запамтити" или променити облик на основу температуре. Ево неколико ствари које треба да знате пре него што одлучите да ли ћете користити Нитинол у дизајну свог медицинског уређаја.
Како јеНитинол се развија?
Нитинол је настао грешком 1959. Научници развијају легуру која је отпорна на топлоту и корозију, а притом је створена легура од 55% никла и 45% титанијума. Име представља њен елементарни састав и порекло. „Ни“ и „Ти“ су атомски симболи за никл и титанијум, а „НОЛ“ означава Лабораторију за поморску ординацију, лабораторију у којој је откривен.
Где јеКористи се нитинол?
Нитинол постоји од раних 1960-их, али је комерцијализован тек 20 година касније због строге контроле потребне током процеса производње. Од тада је постао важан материјал за роботику и медицинске уређаје. Нитинол је супереластичан (10 пута еластичнији од других метала) и његова својства меморије термичког облика су различита од било ког другог доступног материјала.
Нитинол се често користи у апликацијама са ограниченим простором када се традиционални механизми не могу инсталирати. Једна таква апликација захтева да се уређај или структура убаци у мали отвор, а затим пусти да се отвори до веће величине. Компресована нитинолна жица или структура се убацује у малу цев за испоруку и затим поставља на своје место. Једном постављена, структура нитинола се проширује на неколико пута већи пречник цеви за испоруку.
Како сеНиТи рад?
Једно од највреднијих својстава Нитинола је двосмерни ефекат меморије облика. Овај ефекат меморије облика настаје када метал пролази кроз реверзибилну фазну трансформацију између аустенитне и мартензитне фазе. Атоми метала су распоређени у специфичне структуре на основу њиховог састава, али ретко мењају структурни облик када су у чврстом стању.
На високим температурама метали улазе у аустенитну фазу. У овој фази достиже максималну крутост и савија се као опруга. Метали улазе у мартензитну фазу на ниским температурама. У овој фази, метал је еластичан и лако се савија. Када је Нитинол у свом мартензитном облику, лако се може деформисати у нове облике. Међутим, када се загреје на температуру трансформације, он се враћа у аустенит и враћа свој претходни облик.
Мале промене у саставу легуре или термичкој обради могу подесити температуру на којој Нитинол памти свој високотемпературни облик. Сврха опреме одређује температуру прелаза коју одаберете. На пример, ако правите медицински уређај (као што је стент), изабрали бисте прелазну температуру која је блиска или једнака температури људског тела.
Шта супрактична применаод нитинола?
Инжењери роботике често користе Нитинол као актуатор. У овом случају, применили су електричну струју (или топлоту) на истегнуту нитинолну жицу. Жица се скупља током пуњења и опушта након престанка пуњења. За разлику од већине метала, Нитинол се смањује по дужини када се загреје, али задржава исту апсолутну запремину. Поред тога, његово топлотно кретање је 100 пута веће од осталих метала.
Коштани ексери су пример термичког скупљања НиТи легура. Спајалице се растављају и убацују у две рупе на кости, а затим се загревају да би се повратио првобитни облик. Ова техника ефикасно повлачи два дела заједно и држи их на месту током процеса зарастања.
Други пример је стент, који се хлади и механички стисне како би се уклопио катетер малог пречника убачен у вену. Једном постављен, стент се ослобађа из чауре и враћа се у првобитни облик када достигне телесну температуру, држећи артерију отвореном.
Да би се постигло еластично распоређивање, нитинол жица се механички држи на месту помоћу стезаљки, а затим се загрева на дефинисаној температури и времену у купатилу са флуидизованом температуром, након чега следи брзо потапање у хладну воду. Када се уклони са стезаљке, жица задржава свој облик без обзира на угао или интензитет деформације. Када се пусти, жица се враћа у свој програмирани облик. Постоји много практичних примера ове апликације, као што је Хомер Маммалок позиционер игле/конаца. Уређај провлачи закривљену жицу кроз равну канилу, а након повлачења, савија се назад у свој првобитни "Ј" облик. Корисници могу поновити овај процес десетине пута без деформисања жица.
Које су неке уобичајенеизазовикада користите Нитинол?
Један изазов када радите са Нитинолом је одређивање најбољег начина за повезивање једне жице са другом. У зависности од њихове фазе, жице могу бити веома еластичне или веома круте, што их отежава за лемљење или лепљење. Једна метода укључује употребу других материјала као што је нерђајући челик за механичко савијање жица заједно. Ови кримпи се затим могу ТИГ заварити на друге компоненте како би се добио жељени крајњи производ.