形状記憶材料とは何ですか？

今日、私たちはあなたを私たちのブログにますます重要性を増している一種の資料を持ってきます、そしてそれは形状記憶材料に他なりません。

これらの材料は、変形できるという特殊性があり、後で外部刺激（通常は温度）を加えると元の形状に戻ります。少し前に別の投稿で述べたように 、スマートマテリアル 。

Como ejemplo、¿aquiénnose le ha doblado un cubierto o un alfiler？ ¿Osimagináisquecondejarlosen el radiador recuperaran su forma original？ Con este tipo de Materiales es posible、y sus ventajasnosequedanahí。

それはなんですか？

すでに述べたように、形状記憶材料は、変形した後、元の形状に戻ることができます。このように表現すると、弾力性のある素材と同じように見えますが、実際は大きく異なります。その独自性は、変形の原因となる力がなくなると変形した形状が維持され、元の状態に戻すために材料の温度を上げる必要があるという事実にあります。

温度による元の形状のこの回復は、材料の内部構造の変化によるものです。これらの材料は、低温で層流および繊維状に配置される傾向があります。 、簡単に変形できます 、一部のシートは他のシートに対して移動できるため。これはマルテンサイト状態と呼ばれます。 加熱した場合 、材料自体がはるかに堅固な立方体配列になり始め、もはや許可されません 材料の動き、したがって変形も;これはオーステナイト状態と呼ばれます。この移行 層流構造から立方体構造まで、材料を元の形状に戻すような力があります。 受けたすべての変形を元に戻します。温度が再び下がると、材料は再び層状に配置され、再び変形することができます。このプロセスは、材料の原子配列に典型的なものです。つまり、動作に影響を与えることなく何度も繰り返すことができるため、センサーやバルブの摩耗や疲労による機械的な破損などを回避できます。

社内の形状記憶材料とは何ですか？

すでに述べたように、これらの材料をマルテンサイト相からオーステナイト相に移行させるには、温度を上げる必要があります。これは、熱を供給することで実現できます。 、または非常に便利なことに、電気を適用する 。私たちが言ったように、これらの材料の温度は電気を使用して上昇または下降できるという事実は、それらをアクチュエータまたはセンサーとして機能するための理想的な候補にします。変形の回復は同じ温度で常に同じです。つまり、非常に正確なアクチュエータとセンサーとして機能することができます。さらに、これらの材料で通常発生する変形は、これらのタイプのアプリケーションで定期的に使用される他のタイプの材料よりも速く実行されます。

形状変化材料は、熱にさらされると元の形状に戻り、その後再び変形する可能性があることを説明しました。これは一部のアプリケーションでは非常に便利ですが、アクチュエータなどの他のアプリケーションでは、両方を固定して、ある位置から別の位置に変更する必要があります。これは可能ですか？答えは「はい」です。異なる温度で2つの形状の記憶を示す形状変化材料があるので、それは可能です。 。これにより、材料の形状を2つの異なる既知の温度に設定できるようになり、非常に便利です。

形状材料の種類

これまでに最も広く使用されている形状記憶材料は、金属的性質のものです。 。その中で、いわゆるニチノール（ニッケルとチタン合金）は、その優れた特性のために最も使用されているものの1つです。それでも、銅、亜鉛、アルミニウム（Cu-Zn-Al）合金など、形状記憶を備えた他の金属合金があります。銅、アルミニウム、ニッケル（Cu-Al-Ni）; o鉄、マンガン、シリコン（Fe-Mn-Si）。

最近まで、これらのタイプの材料は金属的な性質のものしか得られていませんでしたが、近年行われたこの分野の研究により、プラスチックが登場しました。 形状記憶材料。これらは、そのプラスチックの性質により、たとえば、より軽い部品が望まれる用途で非常に有望です。また、形状変化または自己修復プラスチック材料は、形状記憶材料と同様の特性を備えています。

まだ研究中であり、その使用が広く普及していない他のタイプの形状材料は、形状記憶セラミックです。 形状記憶強磁性体 。それでも、将来的にはこれらすべての種類の材料が大きな影響を与えると確信しています。

アプリケーション

ここでは、そのアプリケーションの例をいくつか示します。

現在拡大し始めているアプリケーションの1つは、これらの材料を使用してパイプを結合することです。 、溶接の必要なし。使用する原理は単純です。形状記憶材料を取り、それをチューブ内に配置し、次に熱を加えて、チューブをしっかりと固定するために、より大きな直径の元の形状に戻します。チューブの内側から材料によって加えられる非常に大きな圧力により、チューブは互いにくっつき、分離するのが非常に困難になります。場合によっては、溶接よりも抵抗力が高くなります。

同じ原則が、たとえば医療部門で障害物を開くために使用されています。 体内で。閉塞した静脈や動脈に挿入できる小さなステントが作られ、体温に触れると拡張して血液が再び通過できるようになります。

これらは管状形状におけるこれらの材料のいくつかの用途ですが、それらの用途と可能な形状は非常に広いです。たとえば、車や飛行機のボディに適用できます。 、循環中にジオメトリを変更して、空気力学を改善する 、したがって、彼らが使用する燃料の量を減らします。ある位置から別の位置に移動する機能を持つアクチュエータについて考えると、将来的には、形状を変化させる材料で大部分が作られる可能性があります！

現在、医療機器で形状記憶材料を見つけることができます 歯科インプラントから手術器具までのヘルスケア用品（滅菌が簡単です）。また、日常のオブジェクトで たとえば、自分の体の熱を使って形を取り戻すワイヤーブラや、座ったために変形した後に形を取り戻すマットレスなどです。これらの材料は軽量で耐性があり、高温で動作できるため、航空宇宙部品でも広く使用されています。 ロケットや宇宙探査機など。

これらの材料が提供するすべての可能な用途と利点のために、今後数年間でそれらは多くのことを話し合うと信じており、それらは本格的であり、ますます研究されています。

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