Прорыв в изучении сплавов с эффектом памяти

Прорыв в изучении сплавов с эффектом памяти

Команда исследователей из Университета штата Мэриленд (США) и Кильского университета (Германия) создала металлический сплав, который может быть деформирован и нагрет до предела 10 миллионов раз, прежде чем сломается. Такое открытие должно пригодиться в сферах, где регулярная деформация неизбежна, а долгосрочность и прочность выходят на первый план. Например, в самолетостроении или биомедицине.

Как и предполагает название SMA (Shape Memory Alloy - сплав с памятью формы) это материал, сделанный из нескольких металлов, запоминающий свою изначальную форму. Когда он сгибается или иным образом структурно деформируется, напряжение заставляет SMA вернуться к первоначальной конструкции. Такое свойство сплава обеспечивается фазовым переходом внутри материала. Оно базируется на двух вещах: составе металла и энергии структурных искажений, которая не должна превышать пределов обратимости системы. 

Эффект памяти формы был открыт в 1963 году в титаново-никелевом композите. С тех пор это сочетание является стандартом для SMA. На сегодняшний день, титано-никелевые композиты широко применяются в различных областях. Тем не менее, и у них есть существенные недостатки – они не могут на 100% вернуться к изначальной форме и, в конечном счете, все равно ломаются. Это проблематично для долгосрочных применений. Например, в биомедицине стенки вен (цилиндрическая структура заменяющая поврежденные вены) должны иметь долгий срок использования и уметь восстанавливать форму после деформации.

Прорыв в изучении сплавов с эффектом памяти

Оказалось, что с добавлением других элементов в смесь титана и никеля можно настроить их механическую, биохимические и температурные свойства. В отчете исследователей, опубликованном в журнале Science, описывается, как с помощью внедрения крошечные примесей из титана и меди (Ti2Cu), можно создать SMA, выдерживающей многомиллионные деформации (до 10 млн). К примеру, ранее максимальный цикл SMA составлял 16000 раз.

Прорыв в изучении сплавов с эффектом памяти
Кость собаки, разработанная для механических тестов SMA

Прорыв в изучении сплавов с эффектом памяти
Смещение фаз в сплаве с эффектом памяти

Без дополнительных исследований сложно сказать, насколько повысится жизнеспособность сплавов на практике, но этот прорыв открывает новые возможности для биомедицины и авиации.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top