أصل مواد السبائك ذات الذاكرة الشكلية
2024-07-25
تم اكتشاف واستخدام النحاس منذ 6000 عام. الحديد والمعادن الأخرى مثل الذهب والفضة والحديد والألمنيوم بدأت تُستخدم تدريجياً حوالي القرن الخامس قبل الميلاد. ومع ذلك، كان من غير المسموع وحتى من الصعب تخيل أن المعادن تمتلك قدرة على التذكر، مثل الكائنات الذكية والمتقدمة. اليوم، هذا النوع من المعادن التي "تتذكر" شكلها سبائك الذاكرة تظهر بالفعل أمامنا، وهذا حقًا يفتح أعين العالم ويثير الإعجاب!
في عام 1932، لاحظ السويدي هولاند هذا التأثير "الذاكري" في سبائك الذهب والكادميوم، لكنه لم يلفت انتباه الناس. في عام 1963، كان العلماء في معهد بحوث الأسلحة البحرية الأمريكية بحاجة إلى استخدام أسلاك من سبيكة النيكل والتيتانيوم في تجربة. ولكن، عندما تم إحضار الأسلاك، كانت ملتوية وغير صالحة للاستخدام، فقاموا بفردها واحدة تلو الأخرى. لكن في التجارب التالية، حدثت ظاهرة عجيبة: عندما ارتفعت درجة الحرارة إلى قيمة معينة، استعادت هذه الأسلاك المفردة شكلها الأصلي بشكل سحري. والأكثر دهشة هو أن الشكل المستعاد كان مطابقًا تمامًا للأصل! وكانت نتائج التجارب المتكررة متطابقة تمامًا، حيث تعود الأسلاك المستقيمة إلى شكلها الأصلي عند الوصول إلى درجة حرارة معينة. مثل ثعبان "مجمّد" فاقد للوعي، عندما ترتفع درجة الحرارة إلى حد معين، "يستيقظ" فجأة ويستعيد "ذاكرته". ومن هنا جاء اسم تأثير ذاكرة الشكل وسبائك ذاكرة الشكل (SMA).
تم تشكيل نابض من سبيكة ذاكرة الشكل المكونة من النحاس والزنك والألمنيوم (المعروفة باسم سبيكة CZA) مسبقًا إلى شكل معين (200 سم) عند درجة حرارة مميزة (TM) تتراوح بين 65℃ و85℃ (تعتمد القيمة على تركيبة المادة). بعد نصف ساعة من المعالجة الحرارية، يحتفظ النابض بـ"ذاكرته" لعدة ساعات. ثم، بغض النظر عن تغير الشكل في درجة حرارة الغرفة، مثال 1: نابض من سبيكة ذاكرة الشكل النيكل والتيتانيوم يُضغط إلى 45 سم. بمجرد ارتفاع درجة الحرارة إلى TM، يعود إلى شكله الأصلي. مثال 2: زهور زخرفية من سبيكة ذاكرة الشكل NiTi تفتح بين درجات حرارة 65℃ و85℃. في درجة حرارة الغرفة، تكون البراعم مغلقة. عند تسخينها بالهواء الساخن إلى TM، تتفتح الزهور المعدنية إلى شكلها الأصلي الجميل، بزاوية فتح تصل إلى 180℃. هذا أمر ممتع جدًا!
الطور الأساسي لمادة السبيكة في درجات الحرارة العالية يُسمى عادة "الأوستينيت"، بينما يُسمى الهيكل المتحول بعد التبريد "المارتنسيت". وفقًا لتخمين العلماء، على الرغم من أن المظهر الخارجي لا يتغير في هذه الحالة، إلا أن حالة التبلور عند التسخين والتبريد تختلف. عند درجة حرارة معينة، يتغير ترتيب ذرات المعدن فجأة. هذا التغير في البنية البلورية عادة ما يكون قابلًا للعكس، ويُسمى "التحول الطوري". على سبيل المثال، تحتوي سبيكة الذاكرة التي تحتوي على 50% التيتانيوم و50% النيكل على بنية بلورية ماسية ومكعبة. عند درجة حرارة معينة، يمكن لهاتين البنيتين البلوريتين التحول بين بعضهما البعض، ويتغير الشكل مع نوع البنية. بالإضافة إلى سبيكة النيكل والتيتانيوم، تم اكتشاف أكثر من 20 نوعًا من السبائك مثل النحاس والزنك، الذهب والكادميوم، النيكل والألمنيوم تمتلك وظيفة الذاكرة. ومع ذلك، فإن سبيكة Ni-Ti تتمتع بذاكرة قوية جدًا.
الأخبار ذات الصلة
خط الاستشارة:
البريد الإلكتروني للتواصل:
العنوان:
مبنى 19، وادي لياندونغ U، شارع سانهي، منطقة هوييانغ، مدينة هويتشو
تابع على ويشات
أضف على ويشات