Kuinka Nitinol Wire toimii

Kuinka Nitinol Wire toimii?

Nitinolilanka tunnetaan ainutlaatuisista ominaisuuksistaan ​​ja monipuolisista sovelluksistaan ​​muun muassa biolääketieteessä, ilmailu- ja autoteollisuudessa. Nitinoli, jota kutsutaan myös nikkeli-titaaniseokseksi, on muotomuistiseos, jolla on superelastisuus ja muotomuistivaikutus eri lämpötiloissa. Kuinka se toimii? Tässä artikkelissa tutkimme nitinolilangan tuotantoprosessia, fysikaalisia ominaisuuksia ja sovelluksia.

Mikä on Nitinol Wire?

Nitinolilankaon eräänlainen muotomuistiseos, joka on valmistettu noin 50 painoprosentista nikkeliä ja 50 painoprosenttia titaania. William Buehler ja Frederick Wang löysivät sen vuonna 1962 Yhdysvaltain merivoimien laboratoriossa. Nitinol on saanut nimensä koostumuksestaan, eli nikkelistä (Ni), titaanista (Ti) ja Naval Ordnance Laboratorysta (NOL). Nitinolilanka on saanut merkittävää huomiota ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta, mukaan lukien sen superelastisuus, muotomuistiefekti, bioyhteensopivuus ja korroosionkestävyys. Nämä ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen materiaalin monenlaisiin sovelluksiin, kuten stentteihin, oikomislangoihin, veritulppasuodattimiin ja auton moottorin osiin.

Kuinka tehdä nitinolilankaa?

Nitinolilangan tuotantoprosessi sisältää useita vaiheita, mukaan lukien metalliseoksen sulatus, valu, kuumavalssaus, kylmävalssaus, hehkutus ja langan veto. Ensimmäinen vaihe on sulattaa nikkeli ja titaani yhdessä tyhjiöuunissa kontrolloiduissa olosuhteissa halutun koostumuksen ja puhtauden saavuttamiseksi. Seuraavaksi sula metalliseos valetaan harkon muotoon ja kuumavalssataan ohueksi levyksi. Sen jälkeen levy kylmävalssataan haluttuun mittaan, mitä seuraa hehkutus mahdollisten jäännösjännitysten poistamiseksi ja materiaalin sitkeyden parantamiseksi. Lopuksi hehkutettu levy vedetään muottien sarjan läpi halutun halkaisijan, pinnan viimeistelyn ja suoruuden saavuttamiseksi. Nitinolilankaa voidaan valmistaa erilaisissa muodoissa, kuten pyöreänä, litteänä ja suorakaiteena, riippuen sovellusvaatimuksista.

Mitkä ovat nitinolilangan ominaisuudet?

Nitinolilangalla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä arvokkaan materiaalin monilla teollisuudenaloilla. Yksi tunnetuimmista ominaisuuksista on sen muotomuistiefekti. Nitinolilanka voi "muistaa" alkuperäisen muotonsa ja voi palata siihen muodonmuutoksen jälkeen tietyissä olosuhteissa. Jos esimerkiksi nitinolilanka taivutetaan tiettyyn muotoon matalissa lämpötiloissa, se palautuu lämmitettäessä alkuperäiseen muotoonsa. Lisäksi nitinolilla on superelastisuus, joka tunnetaan myös nimellä pseudoelastisuus, jolloin materiaali kestää suuria rasituksia ilman pysyvää muodonmuutosta. Tämä ominaisuus tekee siitä ihanteellisen joustavuutta ja kestävyyttä vaativiin sovelluksiin, kuten stenteihin ja oikomishoitoon. Lisäksi nitinolilanka on bioyhteensopiva, mikä tarkoittaa, että se ei aiheuta haitallisia vasteita ihmiskehossa, mikä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi lääkinnällisissä laitteissa.

Kuinka muotoilla nitinolilankaa?

Nitinolilangan muotoilu edellyttää ymmärrystä sen reagoinnista lämpötilan muutoksiin.Nitinolon kaksi erillistä faasia: austeniitti ja martensiitti, jotka esiintyvät eri lämpötiloissa. Alhaisissa lämpötiloissa nitinoli on martensiittifaasissa, joka on pehmeä ja helppo taivuttaa, mutta ei palaa alkuperäiseen muotoonsa. Korkeissa lämpötiloissa nitinoli siirtyy austeniittifaasiin, jossa se on kovempaa ja voi saada takaisin alkuperäisen muotonsa muodonmuutoksen jälkeen. Siksi nitinolilangan muotoilemiseksi se on lämmitettävä siirtymälämpötilansa yläpuolelle, tyypillisesti välillä 500-600 astetta, austeniittifaasiin. Kun nitinolilanka on muotoiltu, se voidaan jäähdyttää martensiittifaasiin, jotta se lukittuu uuteen muotoonsa. Nitinolilangan kuumentaminen palauttaa sen alkuperäiseen muotoonsa.

Kuinka käyttää nitinolilankaa?

Nitinolilangalla on erilaisia ​​sovelluksia useilla teollisuudenaloilla. Yksi nitinolilangan yleisimmistä käyttötavoista on lääketeollisuudessa, jossa sitä käytetään stenteissä, oikomishoidossa ja kirurgisissa laitteissa. Nitinolistenttejä käytetään pitämään verisuonet auki, kun taas oikomislangoja käytetään hampaiden suoristamiseen. Lisäksi nitinolilankaa käytetään ilmailuteollisuudessa lentokoneiden muotomuistitoimilaitteisiin, koska se on kevyttä ja kestävää. Nitinolilankaa käytetään myös autoteollisuudessa moottorin tärinän ymmärtämiseen, melunvaimennusjärjestelmien ja vaimennusmekanismien tutkimiseen.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että nitinolilanka on monipuolinen materiaali, jolla on ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka tekevät siitä hyödyllisen erilaisissa sovelluksissa. Sen tuotantoprosessin, fysikaalisten ominaisuuksien ja sovellusten ymmärtäminen voi auttaa ihmisiä ymmärtämään tämän materiaalin potentiaalia ja monipuolisuutta. Superelastisuuden, muotomuistivaikutuksen, kestävyyden ja bioyhteensopivuuden ansiosta nitinolilanka on edelleen teknisen kehityksen eturintamassa.

Viitteet:

1. http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1243/095441105X69847

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4230702/

3. https://www.thoughtco.com/nitinol-373296

4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4665485/

5. https://www.mechanicalbooster.com/2016/10/what-is-nitinol-alloy-how-it-works.html