Smart Foam

Tyrėjai sukūrė lengvesnį ir galbūt pigesnį formos atminties lydinį: medžiagas, kurios keičia formą reaguodamos į magnetinį lauką, bet prisimena savo pradinę formą. Naujoji medžiaga – porėtos putos, pagamintos iš nikelio-mangano-galio lydinio, veikiamos magnetinio lauko, šiek tiek išsitempia. Jis išlaiko savo naują formą, kai laukas išjungiamas, bet grįžta į pradinę formą, kai laukas pasukamas 90 laipsnių.

Atminties putos: Nikelio-mangano-galio putos turi lydinio formos atminties savybes, tačiau yra lengvesnės ir pigesnės nei kitų formų medžiagos.

Daugumą formos atminties lydinių lemia temperatūros pokyčiai. Tačiau magnetiniu būdu varomi lydiniai reaguoja greičiau nei tie, kurie reaguoja į temperatūrą. Kitas svarbus medžiagų, kurios keičia formą veikiant magnetiniam laukui, privalumas yra tai, kad jas galima aktyvuoti iš atstumo Robertas O'Handlis MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos tyrinėtojas. Kadangi magnetinės formos atminties medžiagas galima keisti nuotoliniu būdu, jis teigia, kad jos yra ypač perspektyvios biomedicinos reikmėms. Galite sukurti stentą, kuriame į jį įjungtumėte magnetinį lauką iš išorės ir palaipsniui atvertumėte arteriją, sako jis.

Tačiau magnetinius formos atminties lydinius buvo sunku ir brangu pagaminti. Naujasis lydinys galėtų būti pigesnis ir lengviau sintetinamas.

Ir tai gali būti naudinga įrenginiuose, kuriems reikia labai tikslaus, pakartojamo ir greito padėties nustatymo, sako Davidas Dunandas , Šiaurės Vakarų universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius. Dunandas vadovavo naujo lydinio darbui Piteris Mulneris , Boise State universiteto docentas. Šie prietaisai apima mikroskopus, mažyčius veidrodėlius, naudojamus optiniam ryšiui, ir medicinoje naudojamus robotus. Kadangi putos yra lengvos, gali būti naudojamos aviacijos erdvės, pavyzdžiui, lėktuvo sparnai, kurie tampa aerodinamiškesni.

Lydinys, kurį naudojo Dunandas ir jo kolegos, nėra naujas. Yra žinoma, kad pavieniai nikelio-mangano-galio kristalai, veikiami magnetinio lauko, išsitempia 10 procentų. Tačiau pavieniai kristalai, kuriuose visi atomai yra supakuoti įprastu, pasikartojančiu modeliu, yra brangūs ir atima daug laiko.

Paprastai problema ta, kad polikristaliniuose metaluose atskiri kristalai turi atsitiktinę orientaciją. Esant magnetiniam laukui, jie driekiasi skirtingomis kryptimis, stumdami vienas į kitą ir panaikindami vienas kito judėjimą, sako Dunandas. Svajonė yra padaryti polikristalą, bet kažkaip suteikti erdvės [atskiriems kristalams], kad jie galėtų judėti ir neatšauktų vienas kito judesių. Būtent taip nutinka putose dėl porų. Smulkūs lydinio kristalai turi erdvės ištempti, o putos keičia formą. Šiuo metu pokytis nedidelis – tik 0,12 procento – bet tai pradžia, sako Dunandas.

Padaryti putas yra pigu ir paprasta. Tyrėjai supila išlydytą lydinį į porėtą natrio aliuminato druskos gabalėlį. Kai lydinys atvės, tyrėjai ištirpina druską naudodami rūgštį, palikdami kempinę primenančią lydinio struktūrą. Putos yra gana perspektyvus paruošimo būdas – žymiai efektyvesnis, palyginti su pavienių kristalų augimu, sakoma. Sebastianas Fahleris , studijuojantis formos atminties lydinius Leibnizo kietojo kūno ir medžiagų tyrimų institute Drezdene, Vokietijoje. Tačiau formos pokytis turės būti daug didesnis nei 0,12 procento, kad būtų galima praktiškai pritaikyti, sako jis.

Dunandas ir jo kolegos turi planą, kaip padidinti putų formos pokyčius. Kaip ir kempinė, putplastis turi mazgus sujungtus statramsčius, aiškina jis. Šiuo metu kiekviename statramstyje yra keli maži kristalai. Šie kristalai vis dar tam tikru mastu panaikina vienas kito judėjimą, todėl bendras putų pokytis yra tik 0,12 proc.

Dunandas teigia, kad norint pasiekti didesnį formos pasikeitimą, reikia padaryti, kad kiekvienas statramstis elgtųsi kaip vienas kristalas, kad putos apskritai būtų panašesnės į vieną kristalą. Tai reiškia, kad tyrėjai turės padaryti atskirus kristalus, apimančius kiekvieną putplasčio statramstį.

Medžiaga vis tiek susidurs su konkurencija. Stentams gaminti jau naudojami nikelio ir titano lydiniai, kurie yra tinkami naudoti kūno viduje ir yra veikiami temperatūros.

O'Handley teigimu, dėl mikropozicijos nustatymo medžiaga turės konkuruoti su pjezoelektrinėmis medžiagomis, tokiomis kaip kvarcas ir švino titanatas, kurios deformuojasi reaguodamos į elektros srovę. Tačiau kadangi putų gamybos procesas yra lengvas ir pigus, jis teigia, kad nikelis-manganas-galis priartėja prie ekonomiškumo konkurencingumo su pjezoelektrinėmis medžiagomis.

paslėpti