211service.com
Smart Foam
Pētnieki ir izgatavojuši vieglāku un potenciāli lētāku formu-atmiņas sakausējuma veidu: materiālus, kas maina formu, reaģējot uz magnētisko lauku, bet atceras to sākotnējo formu. Jaunais materiāls, porainas putas, kas izgatavotas no niķeļa-mangāna-gallija sakausējuma, nedaudz stiepjas, pakļaujoties magnētiskajam laukam. Tas saglabā savu jauno formu, kad lauks tiek izslēgts, bet tas atgriežas sākotnējā formā, kad lauks tiek pagriezts par 90 grādiem.
Atmiņas putas: Niķeļa-mangāna-gallija putām ir sakausējuma formas atmiņas īpašības, taču tās ir vieglākas un lētākas nekā citas materiāla formas.
Lielāko daļu formas atmiņu sakausējumu nosaka temperatūras izmaiņas. Tomēr magnētiski darbināmi sakausējumi reaģē ātrāk nekā tie, kas reaģē uz temperatūru. Vēl viena svarīga priekšrocība materiāliem, kas maina formu magnētiskā lauka ietekmē, ir tā, ka tos var aktivizēt no attāluma, saka Roberts O’Hendlijs , materiālu zinātnes un inženierzinātņu pētnieks MIT. Tā kā magnētiskās formas atmiņas materiālus var attālināti mainīt, viņš saka, ka tie ir īpaši daudzsološi biomedicīnas lietojumiem. Viņš saka, ka jūs varētu izveidot stentu, pieliekot tam magnētisko lauku no ārpuses un pakāpeniski atverot artēriju.
Taču magnētisko formu-atmiņas sakausējumu izgatavošana ir bijusi sarežģīta un dārga. Jaunais sakausējums varētu būt lētāks un vieglāk sintezējams.
Un tas varētu būt noderīgs ierīcēs, kurām nepieciešama ļoti precīza, atkārtojama un ātra pozicionēšana, saka Deivids Danands , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ziemeļrietumu universitātē. Danands vadīja darbu pie jaunā sakausējuma ar Pīters Mulners , Boisa štata universitātes asociētais profesors. Šīs ierīces ietver mikroskopus, sīkus spoguļus, ko izmanto optiskajā komunikācijā, un robotus, ko izmanto medicīnā. Tā kā putas ir vieglas, tās var radīt kosmosa lietojumus, piemēram, lidmašīnas spārnus, kas kļūst aerodinamiskāki.
Sakausējums, ko izmantoja Danands un viņa kolēģi, nav jauns. Ir zināms, ka atsevišķi niķeļa-mangāna-gallija kristāli, pakļaujoties magnētiskajam laukam, stiepjas par 10 procentiem. Bet monokristāli, kuros visi atomi ir iepakoti regulārā, atkārtojošā veidā, ir dārgi un laikietilpīgi izgatavot.
Parasti problēma ir tāda, ka polikristāliskos metālos atsevišķiem kristāliem ir nejauša orientācija. Magnētiskā lauka klātbūtnē tie stiepjas dažādos virzienos, spiežot viens pret otru un atceļot viens otra kustību, saka Danands. Sapnis ir izveidot polikristālu, bet kaut kādā veidā dot vietu [atsevišķajiem kristāliem], lai tie varētu kustēties un neatcelt viens otra kustības. Tieši tas notiek putās poru dēļ. Sakausējumā esošie sīkie kristāli iegūst iespēju izstiepties, un putas maina formu. Izmaiņas šobrīd ir niecīgas – tikai 0,12 procenti, bet tas ir sākums, saka Danands.
Putu izgatavošana ir lēta un vienkārša. Pētnieki ielej izkausētu sakausējumu porainā nātrija alumināta sāls gabalā. Pēc sakausējuma atdzišanas pētnieki izšķīdina sāli, izmantojot skābi, atstājot sakausējuma sūkļveida struktūru. Putas ir diezgan daudzsološs sagatavošanas ceļš - ievērojami efektīvāks salīdzinājumā ar monokristālu augšanu, saka Sebastjans Fahlers , kurš pēta formas atmiņas sakausējumus Leibnicas Cietvielu un materiālu pētniecības institūtā Drēzdenē, Vācijā. Bet formas maiņai būs jābūt daudz lielākai par 0,12 procentiem, lai to varētu praktiski pielietot, viņš saka.
Danandam un viņa kolēģiem ir plāns, kā palielināt putu formas izmaiņas. Tāpat kā sūklim, putām mezglos ir savienoti statņi, viņš skaidro. Katrs statnis šobrīd satur vairākus sīkus kristālus. Šie kristāli joprojām zināmā mērā atceļ viens otra kustību, tāpēc kopējās putu izmaiņas ir tikai 0,12 procenti.
Lai panāktu lielākas formas izmaiņas, Danand saka, ka triks būs panākt, lai katrs statnis darbotos kā viens kristāls, lai putas kopumā būtu vairāk kā viens kristāls. Tas nozīmē, ka pētniekiem būtu jāizveido atsevišķi kristāli, kas aptver katru no putu statņiem.
Materiāls joprojām saskarsies ar konkurenci. Niķeļa-titāna formu-atmiņas sakausējumi, kas ir piemēroti lietošanai ķermeņa iekšienē un kurus nosaka temperatūra, jau tiek izmantoti stentu izgatavošanai.
Mikropozicionēšanas lietojumos, saka O'Handlijs, materiālam būs jākonkurē ar pjezoelektriskiem materiāliem, piemēram, kvarcu un svina titanātu, kas deformējas, reaģējot uz elektrisko strāvu. Taču, tā kā putu izgatavošanas process ir vienkāršs un lēts, viņš saka, ka tas tuvina niķeļa-mangāna-gallija izmaksu konkurētspēju ar pjezoelektriskiem materiāliem.