ما هو سبيكة الذاكرة
2025-04-23
سبائك الذاكرة الشكلية هي سبائك قادرة على استعادة تشوهها البلاستيكي إلى شكلها الأصلي تلقائيًا عند درجة حرارة معينة.
بالإضافة إلى وظيفة الذاكرة الشكلية الفريدة، تتميز سبائك الذاكرة أيضًا بمقاومة التآكل، ومقاومة الصدأ، وخصائص التخميد العالية، والمرونة الفائقة. معدل التمدد يزيد عن 20%. عمر التعب يصل إلى 10^7 مرات، وخصائص التخميد أعلى بعشر مرات من النوابض العادية، ومقاومتها للتآكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ الطبي الجيد حاليًا، لذلك يمكنها تلبية متطلبات التطبيقات الهندسية والطبية المختلفة، وهي مادة وظيفية ممتازة جدًا.
إنتاج أسلاك سبائك الذاكرة عالية الجودة التي يمكن استخدامها في مجالات مثل أرجل النظارات، حمالات الصدر النسائية، هوائيات الهواتف المحمولة، الحلقات النسائية لمنع الحمل، أسلاك تقويم الأسنان، والأجهزة والمعدات.
في عام 1963، احتاج مختبر بحوث الأسلحة البحرية الأمريكية إلى بعض أسلاك سبائك النيكل والتيتانيوم في تجربة، وكانت الأسلاك التي استلموها ملتوية ومنحنية. ولتسهيل الاستخدام، قاموا بفرد هذه الأسلاك الملتوية واحدة تلو الأخرى.
في التجارب اللاحقة، ظهرت ظاهرة غريبة: عندما ترتفع درجة الحرارة إلى قيمة معينة، تعود هذه الأسلاك التي تم فردها فجأة وبشكل سحري إلى شكلها الملتوي الأصلي، وكانت مطابقة تمامًا للشكل الأصلي. وبعد تكرار التجربة عدة مرات، كانت النتيجة دائمًا متطابقة، حيث تعود الأسلاك المفرودة إلى شكلها الملتوي بمجرد وصولها إلى درجة حرارة معينة.
كان الأمر كما لو أن الأسلاك قد تم تغيير شكلها عندما كانت "مجمدة" وفاقدة للإحساس، وعندما ارتفعت درجة الحرارة إلى قيمة معينة، "استيقظت" فجأة وتذكرت شكلها الأصلي، فاستعادت شكلها الحقيقي دون أي تردد.
هيكل بلوري سبائك النيكل والتيتانيوم يختلف عند درجات حرارة فوق 40 درجة مئوية وتحتها، وعندما تتغير درجة الحرارة حول 40 درجة مئوية، تنقبض أو تتمدد السبائك، مما يؤدي إلى تغير شكلها. هنا، 40 درجة مئوية هي "درجة حرارة التحول" لسبائك النيكل والتيتانيوم الذاكرة. لكل سبيكة درجة حرارة تحول خاصة بها.
تم استخدام سبائك الذاكرة في توصيل الأنابيب والتحكم الآلي، حيث يمكن استبدال اللحام بأكمام مصنوعة من سبائك الذاكرة، وذلك بتوسيع نهايات الأنابيب بنسبة حوالي 4% عند درجة حرارة منخفضة، ثم تركيبها معًا، وعند التسخين تنكمش الأكمام وتستعيد شكلها الأصلي، مما يشكل اتصالًا محكمًا.
استخدمت أنظمة الهيدروليك في طائرات البحرية الأمريكية 100,000 من هذه الوصلات، ولم يحدث تسرب أو تلف على مدى سنوات عديدة. تم إصلاح تلف أنابيب السفن وحقول النفط البحرية باستخدام ملحقات سبائك الذاكرة، مما كان مريحًا جدًا. في بعض المواقع التي يصعب العمل فيها، تُصنع دبابيس من سبائك الذاكرة، وتُدخل في الثقوب وتسخن، حيث ينفتح الطرف الخلفي تلقائيًا ويتكور، مكونًا ملحقًا للتجميع من جانب واحد.
سبائك الذاكرة مناسبة جدًا للآلات 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 حرارة الغرفة في الليل.
هناك العديد من تصاميم الآلات الحرارية باستخدام سبائك الذاكرة، حيث يمكنها العمل بين وسطين بدرجة حرارة منخفضة الفرق، مما يفتح طرقًا جديدة لاستخدام مياه التبريد الصناعية، والحرارة المتبقية من المفاعلات النووية، وفروق درجات حرارة المحيط والطاقة الشمسية. المشكلة الشائعة الآن هي الكفاءة المنخفضة، فقط من 4% إلى 6%، وتحتاج إلى تحسينات مستقبلية.
تطبيقات سبائك الذاكرة في المجال الطبي أيضًا ملفتة للنظر.
على سبيل المثال، الألواح العظمية لتثبيت الكسور، التي لا تثبت فقط قطعتين من العظم المكسور، بل تولد أيضًا قوة ضغط أثناء استعادة الشكل الأصلي، مما يجبر العظام على الالتئام معًا. أسلاك تقويم الأسنان، مشابك طويلة لربط تمدد الشرايين 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 يتم زرع المرشح المستقيم في الوريد، ويعود تدريجيًا إلى شكل شبكي، مما يمنع 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. تم تحقيق نجاح في ضخ الماء. وبما أن سبائك الذاكرة هي "سبائك حية"، يمكن تصميم أجهزة تحكم ذاتية متنوعة باستخدام تغير شكلها عند درجة حرارة معينة، وتزداد استخداماتها باستمرار.
خط الاستشارة:
البريد الإلكتروني للتواصل:
العنوان:
مبنى 19، وادي لياندونغ U، شارع سانهي، منطقة هوييانغ، مدينة هويتشو
تابع على ويشات
أضف على ويشات