Nitinol
A nikkel-titán vagy más néven nitinol egy nikkelből és titánból álló fémötvözet. A két elem nagyjából egyenlő arányban fordul elő a keverékben, a titán tömegszázalékos koncentrációjától függően Nitinol-55, Nitinol-60 stb. néven illetik. A nikkel-titán ötvözetekre két egyedülálló, egymással szorosan összefüggő tulajdonság jellemző: az alakemlékező effektus (shape memory effect, SME) és a szuperhajlékonyság (superelasticity, SE). Az alakemlékezés arra teszi alkalmassá az ötvözetet, hogy ha egy bizonyos hőmérsékleten alakítjuk, formáljuk, a "transzformációs hőmérséklete" fölé emelve visszanyeri deformálatlan alakját. Szuperrugalmassága nem sokkal e hőmérséklet fölött jelentkezik. Ekkor a fém elképesztő rugalmasságot mutat, egy közönséges fémnél tízszer, vagy akár harmincszor könnyebben hajlik.[1][2]
Története
szerkesztésA nitinol szóösszetétel az öntvény komponenseire és a felfedezésének helyére utal: Nikkel Titán-Naval Ordnance Laboratory. William J. Buehler és Frederick Wang fedezte fel különleges tulajdonságait 1959-ben.[3] Buehler egy olyan rakétaorr kifejlesztésén dolgozott, amely hő-, ütés- és időálló. Rájött, hogy a nikkel 55% és titán 45% arányú ötvözete eleget tenne a feltételeknek, és a laboratórium vezetőségének egy 1961-es gyűlésén ezt be is mutatta. Egy harmónika alakúra hajtogatott mintát körbe is adott, amit minden résztvevő kedvére alakíthatott, görbíthetett. Egyikük a pipagyújtójával felhevítette a darabot, amely mindenki meglepetésére kifeszülj és visszanyerte eredeti alakját.
Bár ötletek azonnal születtek az új találmány lehetséges hasznosítására, kereskedelmi forgalomba hozatalára csak egy évtizeddel később került sor. Ez a késés főleg a keverék megolvasztásakor, feldolgozásakor és megmunkálásakor adódott rendkívüli nehézségek miatt történt. Ezek az erőfeszítések hatalmas pénzügyi gondokat jelentettek, amiket az 1990-es évekig nem is tudtak kiküszöbölni.
Magát az alakemlékező tulajdonságot már 1932-ben felfedezte a svéd kémikus, Arne Ölander arany-kadmium ötvözetek tanulmányozásakor.[4] Réz-cink (sárgaréz) öntvényeknél is hasonló effektust figyeltek meg az '50-es évek elején.
Mechanizmusa
szerkesztés
A nitinol szokatlan tulajdonságai egy 69–138 MPa mechanikai feszültséget igénylő martenzites transzformációként ismert szilárd halmazállapotú reverzibilis átalakulásnak köszönhetőek két különböző martenzit kristályfázis között.
Magas hőmérsékleten a nitinol köbös szerkezetű, erre a formára gyakran ausztenitként hivatkoznak (ezt néha anyafázisnak nevezik). Alacsonyabb hőmérsékleten spontán átalakul a tércentrált, tetragonális kristályszerkezetű martenzitté (leányfázis). Az a hőmérséklet, amelyen az ausztenit martenzitté válik az ún. transzformációs hőmérséklet.
Alkalmazások
szerkesztésHuzal és cső formában kereskedelemben kapható termékek. Magyarországon elsősorban orvosi alkalmazásairól jelentek meg sebészeti beszámolók .[5]
Jegyzetek
szerkesztés- ↑ Zrínyi Miklós:. „Intelligens anyagok”. Magyar Tudomány, 1999 (6), 697-703. o.
- ↑ {{CitWeb |url= https://real-</rZrinyi Miklós: A huszonegyedik század anyagai. real-eod.mtak.hu. Mindentudás egyeteme (Hozzáférés: 2025. április 6.)
- ↑ (1965) „Crystal Structure and a Unique Martensitic Transition of TiNi”. Journal of Applied Physics 36 (10), 3232–3239. o. DOI:10.1063/1.1702955. (angolul)
- ↑ Kyle Kirkland. Chemistry: Notable Research and Discoveries. Infobase (2010). ISBN 9780816074402 (angolul)
- ↑ Az alkalmazásokról - benne magyar érsebészeti eredményekről is – jó áttekintést adott az Érbetegségek című szakfolyóirat a 2022. évben. Lásd Dr. Bartos Gábor – Dr. Bihari Imre: Még egyszer az érprotézisről, de tágabb értelemben. erbetegsegek.com. ÉRBETEGSÉGEK - HUNGARIAN JOURNAL OF VASCULAR DISEASESA Magyar Angiológiai és Érsebészeti Társaság tudományos folyóiratának 2022. évi 1. szám 43–50. o. (Hozzáférés: 2025. április 6.)