استخدامات سبيكة الذاكرة
2025-04-21
سبائك الذاكرة، نظرًا لقدرتها على العودة إلى شكلها الأصلي أكثر من مليون مرة، يسميها الكثيرون "سبائك حية". وبالفعل، سبائك الذاكرة هي "سبائك حية"، حيث يمكن تصميم أجهزة تحكم ذاتية متنوعة باستخدام تغير شكلها عند درجة حرارة معينة، وتزداد استخداماتها باستمرار.
الاستخدامات في الميكانيكا
تطبيقات سبائك الذاكرة واسعة جدًا. مثل المسامير التثبيتية في الميكانيكا، وصلات الأنابيب، أجهزة إنذار الحريق في المعدات الإلكترونية، الموصلات، اللحام في الدوائر المتكاملة، في الطب مثل صمامات القلب الاصطناعية، أعمدة تصحيح العمود الفقري، ترميم وتشكيل عظام الجمجمة، تقويم الأسنان وجراحة ترميم الفك. كما ستلعب دورًا مدهشًا في الأقمار الصناعية للاتصالات، التلفزيونات الملونة، منظمات الحرارة، والألعاب، وستصبح مادة جديدة في مجالات الملاحة البحرية، الطيران، الفضاء، النقل، والصناعات النسيجية. تُستخدم سبائك الذاكرة في توصيل الأنابيب والتحكم الآلي، حيث يمكن استبدال اللحام بأكمام مصنوعة من سبائك الذاكرة، حيث يتم توسيع نهايات الأنابيب بنسبة حوالي 4% عند درجة حرارة منخفضة، وعند التجميع تنكمش الأكمام لتعود إلى شكلها الأصلي، مما يشكل اتصالًا محكمًا. استخدمت البحرية الأمريكية 100,000 من هذه الوصلات في أنظمة الهيدروليك للطائرات، ولم تحدث تسريبات أو أضرار على مدى سنوات. إصلاح أنابيب السفن وحقول النفط تحت البحر باستخدام ملحقات سبائك الذاكرة سهل جدًا. في الأماكن التي يصعب العمل فيها، تُصنع المسامير من سبائك الذاكرة، وعند تسخينها داخل الفتحات، تنفتح نهاياتها تلقائيًا لتشكل ملحقًا أحادي الجانب.
سبائك الذاكرة مناسبة جدًا للميكانيكا الحرارية والتحكم الآلي بدرجة حرارة ثابتة، حيث تم تصنيع أذرع فتح وإغلاق أوتوماتيكية عند درجة حرارة الغرفة، تفتح نوافذ التهوية في النهار تحت أشعة الشمس وتغلق تلقائيًا عند انخفاض درجة الحرارة ليلاً. هناك العديد من تصاميم المحركات الحرارية باستخدام سبائك الذاكرة، تعمل بين وسطين بدرجة حرارة منخفضة الفارق، مما يفتح طرقًا جديدة لاستخدام مياه التبريد الصناعية، الحرارة المتبقية من المفاعلات النووية، فرق درجات حرارة المحيط والطاقة الشمسية. المشكلة الشائعة الآن هي كفاءة منخفضة تتراوح بين 4% إلى 6%، وتحتاج إلى تحسينات مستقبلية.
الاستخدامات الطبية
تطبيقات سبائك الذاكرة في الطب ملفتة للنظر أيضًا. مثل الألواح العظمية لتثبيت الكسور، التي لا تثبت فقط قطعتين من العظم المكسور، بل تولد قوة ضغط أثناء استعادة الشكل الأصلي، مما يجبر العظم على الالتئام. أسلاك تقويم الأسنان، مشابك طويلة لربط تمدد الأوعية الدموية الدماغية وقنوات القذف، دعامات لتقويم العمود الفقري، كلها تبدأ عملها داخل الجسم بفضل حرارة الجسم. مرشحات الجلطات الدموية هي منتج جديد من سبائك الذاكرة، حيث تُزرع في الأوردة بشكل مستقيم ثم تعود تدريجيًا إلى شكل شبكي لمنع 95% من جلطات الدم من الوصول إلى القلب والرئتين.
القلب الصناعي هو عضو أكثر تعقيدًا، حيث تتوافق ألياف العضلات المصنوعة من سبائك الذاكرة مع غشاء مرن في البطين، مما يحاكي حركة انقباض البطين. وقد تم تحقيق نجاح في ضخ الماء حتى الآن.
نظرًا لأن سبائك الذاكرة هي "سبائك حية"، يمكن تصميم أجهزة تحكم ذاتية متنوعة باستخدام تغير شكلها عند درجة حرارة معينة، وتزداد استخداماتها باستمرار.
الاستخدامات المبكرة
تطبيق سبائك الذاكرة كان في وصلات الأنابيب والبراغي. تُصنع أكمام من سبائك الذاكرة بقطر داخلي أصغر بنسبة 4% من قطر الأنبوب المراد توصيله، ثم تُوسع الأكمام بنسبة حوالي 8% عند درجة حرارة النيتروجين السائل، وعند التجميع تُزال الأكمام من النيتروجين السائل وتُدخل الأنابيب المراد توصيلها من الطرفين. عند ارتفاع درجة الحرارة إلى درجة حرارة الغرفة، تنكمش الأكمام لتشكل اتصالًا محكمًا ومانعًا للتسرب. هذه الطريقة في التوصيل محكمة أكثر من اللحام، ومناسبة بشكل خاص للاستخدام في الطيران، الفضاء، الصناعة النووية، وأنابيب النفط تحت البحر في الأماكن الخطرة.
تطبيقات تكنولوجيا الفضاء
التطبيق المشجع لسبائك الذاكرة كان في تكنولوجيا الفضاء. في 20 يوليو 1969، هبطت مركبة أبولو 11 على سطح القمر، محققة حلم أول رحلة بشرية إلى القمر. بعد هبوط رواد الفضاء، وضعوا هوائيًا نصف كروي بقطر عدة أمتار على القمر لإرسال واستقبال المعلومات إلى الأرض. تم تركيب الهوائي الكبير داخل المركبة الصغيرة التي هبطت على القمر. كان الهوائي مصنوعًا من سبائك الذاكرة التي تم اختراعها حديثًا آنذاك. تم تصنيع المادة الرقيقة من سبائك الذاكرة وفقًا للمواصفات في الظروف العادية، ثم تم ضغطها إلى كرة عند درجة حرارة منخفضة، وأُدخلت في المركبة الفضائية. عند وضعها على سطح القمر، وارتفاع درجة الحرارة تحت أشعة الشمس، وعند الوصول إلى درجة حرارة التحول، استعاد الهوائي شكله الأصلي وتحول إلى نصف كرة ضخمة.
السابق:
خط الاستشارة:
البريد الإلكتروني للتواصل:
العنوان:
مبنى 19، وادي لياندونغ U، شارع سانهي، منطقة هوييانغ، مدينة هويتشو
تابع على ويشات
أضف على ويشات