Nowy metal z pamięcią
Nowy, martenzytowy stop metali może dziesiątki tysięcy razy odzyskiwać uprzednio "zapamiętany" kształt dzięki zmianom temperatury - informuje "Nature".
08.10.2013 | aktual.: 09.10.2013 08:35
Stop został opracowany przez naukowców z University of Minnesota. Ma być pierwszym przedstawicielem nowej rodziny „inteligentnych”. materiałów, mogących znaleźć zastosowanie na przykład w elektronice, budowie pojazdów kosmicznych czy silników odrzutowych. Ten sam stop może zależnie od warunków otoczenia przybierać jedna z dwóch struktur krystalicznych, przy czym jedna łatwo przekształca się w drugą.
W odróżnieniu od wcześniej znanych stopów „z pamięcią”, wykonany z nowego materiału element może pod wpływem ogrzewania i oziębiania zmienić kształt dziesiątki tysięcy razy bez stopniowej utraty tych właściwości i rozpadu.
Obecnie stopy martenzytowe –. takie jak na przykład nitinol – otrzymuje się z połączenia tytanu i niklu, miedzi i aluminium lub miedzi, cynku i aluminium. Ich niezwykłą właściwością jest zdolność do „zapamiętywania” kształtu i odzyskiwania go nawet po wygięciu. Dlatego nazywa się je „metalami z pamięcią”.
Wykorzystuje się je między innymi do wytwarzania odzyskujących właściwy kształt po wygięciu ramek okularów oraz drutów w biustonoszach –. ale także w ortopedii do kształtowania kości czy jako stenty – sprężynki utrzymujące drożność naczyń krwionośnych. Martenzyty zmieniają kształt przy podgrzaniu bądź oziębieniu do określonej temperatury – dochodzi wtedy do gwałtownego przekształcenia struktury krystalicznej. Dzięki temu można z nich wytwarzać mechanizmy odpowiadające na zmiany temperatury.
Przykładem mogą być automatyczne mechanizmy otwierające okna w szklarniach czy drzwi pożarowe, a także układy naprowadzające baterie słoneczne kosmicznego teleskopu Hubble’a czy elementy silników Boeinga 787. które zmieniają kształt po rozgrzaniu, dzięki czemu samolot jest cichszy podczas startu.
W przypadku obecnie stosowanych martenzytów powtarzające się zmiany kształtu powodują naprężenia, które w końcu prowadzą do ich rozpadu. Nowy stop, będący połączeniem cynku, złota i miedzi może się przekształcać niemal w nieskończoność bez utraty własności użytkowych, co otwiera nowe możliwości wykorzystania.
Cyklicznym zmianom ułożenia atomów towarzyszą pojawiające się na powierzchni stopu kryształy, tworzące wzór przypominający mikroskopijne rzeki. Powstawaniu tych krystalicznych struktur nie towarzyszą niszczące naprężenia.
Naukowcy chcą wykorzystać wiedzę zdobytą przy okazji badań nad nowym stopem do uzyskania materiałów ceramicznych, które w podobny sposób mógłby zmieniać strukturę krystaliczną, a co za tym idzie –. kształt.
Dzięki nim można by na przykład przekształcać wytwarzane przez komputery czy telefony ciepło bezpośrednio w energię elektryczną do ładowania akumulatorów.
Nowe materiały można by także wykorzystywać w ulepszonych układach mikroelektromechanicznych, przekształcających drgania w energię elektryczną. Tego rodzaju urządzenia są już obecnie stosowane do zasilania czujników w systemach monitorujących ciśnienie w kołach samochodu.
