Mae Nitinol yn aloi metel gyda phriodweddau a defnyddiau unigryw. Gall yr aloi metel hudol hwn "cofio" neu newid siâp yn seiliedig ar dymheredd. Dyma rai pethau y dylech eu gwybod cyn i chi benderfynu a ydych am ddefnyddio Nitinol wrth ddylunio eich dyfais feddygol.
Sut oeddDatblygodd Nitinol?
Deilliodd Nitinol o gamgymeriad ym 1959. Mae gwyddonwyr yn datblygu aloi sy'n gallu gwrthsefyll gwres a gwrthsefyll cyrydiad, ac yn y broses creodd aloi wedi'i wneud o 55% nicel a 45% titaniwm. Mae'r enw yn cynrychioli ei gyfansoddiad elfennol a'i darddiad. "Ni" a "Ti" yw'r symbolau atomig ar gyfer nicel a thitaniwm, ac mae "NOL" yn sefyll am Labordy Ordinhad y Llynges, y labordy lle cafodd ei ddarganfod.
Lle maeNitinol a ddefnyddir?
Mae Nitinol wedi bod o gwmpas ers y 1960au cynnar, ond ni chafodd ei fasnacheiddio tan 20 mlynedd yn ddiweddarach oherwydd y rheolaethau tynn sy'n ofynnol yn ystod y broses weithgynhyrchu. Ers hynny, mae wedi dod yn ddeunydd pwysig ar gyfer roboteg a dyfeisiau meddygol. Mae Nitinol yn uwchelastig (10 gwaith yn fwy elastig na metelau eraill) ac mae ei briodweddau cof siâp thermol yn wahanol i unrhyw ddeunydd arall sydd ar gael.
Defnyddir nitinol yn aml mewn cymwysiadau â gofynion gofod tynn pan na ellir gosod mecanweithiau traddodiadol. Mae un cais o'r fath yn gofyn am osod dyfais neu strwythur mewn agoriad bach ac yna ei ryddhau i agor i faint penodol mwy. Mae gwifren neu strwythur nitinol cywasgedig yn cael ei fewnosod mewn tiwb danfon bach ac yna'n cael ei roi yn ei le. Ar ôl ei ddefnyddio, mae'r strwythur nitinol yn ehangu mewn maint i sawl gwaith diamedr y tiwb dosbarthu.
Sut maeNiTi gwaith?
Un o briodweddau mwyaf gwerthfawr Nitinol yw'r effaith cof siâp dwy ffordd. Mae'r effaith cof siâp hon yn digwydd pan fydd metel yn mynd trwy drawsnewidiad cyfnod cildroadwy rhwng y cyfnodau austenite a martensite. Mae atomau metel yn cael eu trefnu'n strwythurau penodol yn seiliedig ar eu cyfansoddiad, ond anaml y byddant yn newid siâp strwythurol pan fyddant yn y cyflwr solet.
Ar dymheredd uchel, mae metelau'n mynd i mewn i'r cyfnod austenite. Ar y cam hwn mae'n cyrraedd anystwythder mwyaf ac yn plygu fel sbring. Mae metelau'n mynd i mewn i'r cyfnod martensite ar dymheredd isel. Ar yr adeg hon, mae'r metel yn teimlo'n elastig ac yn plygu'n hawdd. Pan fydd Nitinol yn ei ffurf martensitig, gall ddadffurfio'n hawdd yn siapiau newydd. Fodd bynnag, pan gaiff ei gynhesu i'w dymheredd trawsnewid, mae'n dychwelyd i austenite ac yn adennill ei siâp blaenorol.
Gall newidiadau bach yng nghyfansoddiad aloi neu driniaeth wres addasu'r tymheredd y mae Nitinol yn cofio ei ffurf tymheredd uchel. Pwrpas yr offer sy'n pennu'r tymheredd pontio a ddewiswch. Er enghraifft, os ydych chi'n gwneud dyfais feddygol (fel stent), byddech chi'n dewis tymheredd trawsnewid sy'n agos at dymheredd y corff dynol neu'n hafal iddo.
Beth yw'rcymwysiadau ymarferolo Nitinol?
Mae peirianwyr roboteg yn aml yn defnyddio Nitinol fel actuator. Yn yr achos hwn, fe wnaethant gymhwyso cerrynt trydan (neu wres) i wifren nitinol estynedig. Mae'r wifren yn crebachu wrth wefru ac yn ymlacio ar ôl stopio codi tâl. Yn wahanol i'r rhan fwyaf o fetelau, mae Nitinol yn crebachu o ran hyd pan gaiff ei gynhesu ond mae'n cynnal yr un cyfaint absoliwt. Yn ogystal, mae ei symudiad thermol 100 gwaith yn fwy na metelau eraill.
Mae ewinedd esgyrn yn enghraifft o grebachu dimensiwn thermol aloion NiTi. Mae'r staplau yn cael eu tynnu ar wahân a'u mewnosod yn y ddau dwll yn yr asgwrn, yna eu gwresogi i adfer y siâp gwreiddiol. Mae'r dechneg hon i bob pwrpas yn tynnu'r ddau ddarn at ei gilydd ac yn eu dal yn eu lle yn ystod y broses iacháu.
Enghraifft arall yw stent, sy'n cael ei oeri a'i wasgu'n fecanyddol i ffitio cathetr diamedr bach wedi'i osod i mewn i wythïen. Ar ôl ei osod, mae'r stent yn cael ei ryddhau o'r llawes atal ac yn dychwelyd i'w siâp gwreiddiol ar ôl cyrraedd tymheredd y corff, gan gadw'r rhydweli ar agor.
Er mwyn cyflawni defnydd elastig, mae gwifren Nitinol yn cael ei ddal yn fecanyddol yn ei le gan ddefnyddio clampiau ac yna ei gynhesu ar dymheredd ac amser diffiniedig mewn baddon tymheredd hylifedig, ac yna trochi cyflym mewn dŵr oer. Ar ôl ei dynnu o'r clamp, mae'r wifren yn cadw ei siâp waeth beth fo'r ongl neu ddwysedd yr anffurfiad. Pan gaiff ei ryddhau, mae'r wifren yn dychwelyd i'w siâp wedi'i raglennu. Mae yna lawer o enghreifftiau ymarferol o'r cymhwysiad hwn, megis gosodwr nodwydd / edau Homer Mammalok. Mae'r ddyfais yn edafeddu gwifren grwm drwy'r caniwla syth, ac ar ôl tynnu'n ôl, mae'n plygu'n ôl i'w siâp "J" gwreiddiol. Gall defnyddwyr ailadrodd y broses hon ddwsinau o weithiau heb ddadffurfio'r gwifrau.
Beth yw rhai cyffredinheriauwrth ddefnyddio Nitinol?
Un her wrth weithio gyda Nitinol yw penderfynu ar y ffordd orau o gysylltu un wifren i un arall. Yn dibynnu ar eu cyfnod, gall gwifrau fod yn elastig iawn neu'n stiff iawn, gan eu gwneud yn anodd eu sodro neu eu gludo. Mae un dull yn cynnwys defnyddio deunyddiau eraill fel dur di-staen i grimpio'r gwifrau gyda'i gilydd yn fecanyddol. Yna gellir weldio'r crimpiau hyn TIG i gydrannau eraill i greu'r cynnyrch terfynol a ddymunir.