Чи можуть метали пам'ятати?

Розповідаючи про механічні властивості металів, не можна не зупинитися на сплавах, що володіють пам'яттю форми. Один з таких сплавів - нитинол, що містить 55% нікелю і 45% титану. Він вперше виготовлений в 1962 році, але його унікальні властивості були виявлені пізніше, через кілька років.

З'ясувалося, що нитинол має цікаву особливість - так званої термічної пам'яттю форми. Деталь з цього сплаву «запам'ятовує» форму, яку вона мала при нагріванні до певної температури і, будучи охолодженою і деформованою, відтворює цю форму при нагріванні до «пам'ятної» температури.

Якщо дріт з цього сплаву нагріти до температури 90-150 градусів, зігнути в нагрітому стані, охолодити і розпрямити (розплющити, зігнути іншим чином, зав'язати вузлом), то при повторному нагріванні до температури близько 70 градусів вона мимовільно відновить форму, яку вона мала в початковому нагрітому стані.

Ефект пам'яті форми базується на фазових перетвореннях в заданому діапазоні температур.

Характер зміни форми виробу, отриманого при деформації дроту із сплаву, що володіє пам'яттю форми, залежить від температури нагріву. Якщо послідовно нагрівати дріт до різних температур, щоразу деформуючи її особливим чином, потім охолодити, розпрямити і знову нагріти, то при певній температурі вона буде приймати відповідну форму.

Пам'яттю форми володіють і деякі інші сплави, наприклад срібло з кадмієм або цинком. Цікавою особливістю цих сплавів є їх здатність забарвлюватися при нагріванні в червоний колір, причому забарвлення зникає при повільному охолодженні і зберігається при різкою загартуванню.

Ефект пам'яті форми виявлений також у сплавів марганцю з залізом і кремнієм, марганцю з міддю і марганцю з нікелем, золота з кадмієм, цирконію з паладієм і у десятків інших сплавів.

Є багато цікавих пропозицій використання нітінолу та інших сплавів з ефектом пам'яті форми: самозакрепляющіеся заклепки, шплінти, самораспрямляющіеся антени для космічних станцій, термореле і т.п.

Найбільш доречно застосовувати їх у місцях, доступ до яких утруднений. Сплави з пам'яттю форми сьогодні використовують у різних областях, включаючи космонавтику, електроніку, медицину. Вони вигідно відрізняються від термобіметалів, так як спрацьовують вже при незначній зміні температури.

Напруги, що розвиваються сплавом, що прагнуть прийняти при нагріванні первинну форму, можуть досягати 1000 МПа. Тому сплави з пам'яттю форми доцільно застосовувати для підйому важких вантажів або для прямого перетворення теплової енергії в механічну, наприклад, у спеціальних двигунах.

Цікаве застосування сплави з пам'яттю форми можуть знайти в автомобілебудуванні: якщо корпус автомобіля виготовити, наприклад, з нітінолу, то навіть після сильної деформації його в результаті аварії первинну форму корпусу легко відновити, нагрів його.

Отже, метали дещо пам'ятають. І пам'ятають дуже добре. Як не так давно з'ясувалося, схожими властивостями володіють і деякі полімери. Але про це пізніше. Слідкуйте за публікаціями.

А тепер я пропоную вам подумати, де ще можна застосувати розумні матеріали з пам'яттю форми. Дерзайте!