A titán - nikkelötvözet huzal szintetikus anyag
A - szélmezők, például az orvostechnikai eszközök, az űrrepülés és az intelligens berendezések vágása során a "titán - nikkel -ötvözet huzal" elnevezésű anyag csendesen átalakítja az ipari tájat. Csavartása után visszatérhet eredeti alakjához, szélsőséges környezetben stabil marad, és akár az emberi testbe is beültethető állandó orvostechnikai eszközként. Ez a sci - Fi anyag természetesen előforduló "fémszellem" vagy az emberi találékonyság terméke? A válasz a - titán - nikkel -ötvözet vezetékének összetételében és gyártási folyamatában rejlik.
A titán "szintetikus génje" - Ni ötvözet huzal
A titán - nikkel -ötvözet huzalt mesterségesen szintetizálják két fém elemből, nikkel (Ni) és titán (Ti), közel - ekvimolar arányban (jellemzően 1: 1). Ez a kombináció nem természetesen előfordul, hanem egy "képlet", amelyet a tudósok gondosan terveztek az anyagi teljesítményigény alapján.
Az elem kiválasztásának indoklása: A titán könnyű súlya, nagy szilárdsága és a korrózióállóság kiegészíti a nikkel rugalmasságát és memóriaképességét. A kettő arányának beállításával az ötvözet fázisátmeneti hőmérséklete pontosan szabályozható (pl. Az emberi test hőmérséklete körül 37 fokos), lehetővé téve a - keresleti deformációt az orvosi implantátumokban.
A szintézis folyamatának összetettsége: A magas - tisztaságú titán szivacs (a 99,8%-nál nagyobb vagy egyenlő tisztaság) és az elektrolitikus nikkel (tisztasággal nagyobb vagy egyenlő 99,96%-kal) történő olvasztásából a hőmérséklet és a sebességszabályozás a hideg rajz -folyamat során, minden lépéshez szigorúan alkalmazkodnak az állványokhoz.
A teljesítmény meghaladja az egyes elemek teljesítményét: A tiszta titán törékeny lesz alacsony hőmérsékleten, míg a tiszta nikkelnek nincs alakja. A titán - nikkel -ötvözet vezetéke szintézis útján azonban áttörést ér el: "1 + 1> 2." Szuperelaszticitása (8% -10% -os feszültség ellenállása állandó deformáció nélkül) és a fáradtság ellenállás (a teljesítmény lebomlása<5% after millions of cycles) far surpass those of either metal alone.
A titán "szintetikus előnye" - Ni ötvözet vezetéke
Szintetikus anyagként a titán - nikkel -ötvözet huzal teljesítménye testreszabható és optimalizálható a különböző forgatókönyvekhez, így pótolhatatlan választássá válik több területen. "Transformers" az orvosi területen
Vaszkuláris sztentek: A nikkel - titánhuzalok, amelyeket egy hálóba szőttek, alacsony hőmérsékleten tömörítik és katéterbe helyezik. Miután a beteg edényben a testhőmérsékletre reagálva automatikusan kibővülnek, támogatva a sztenózist. Szuperelaszticitásuk alkalmazkodik az érrendszeri pulzációhoz, csökkentve a restenosist.
Ortopédiai implantátumok: Nikkel - titánlemezeket használnak az arctörések javítására. A "termikus - mechanikus" edzésen keresztül két - Way memóriahatásuk - Hajlításkor meghajolnak, és hűtéskor visszatérnek az eredeti alakjukhoz, hogy stabilizálják a csontot, kiküszöbölve a másodlagos műtéti beállítások igényét.
Útmutatók és elzáródók: 0,3 - 0,6 mm nikkel-titán-irányítók rugalmasságuknak köszönhetően rugalmasan navigálhatják a komplex üregeket. A szív -elzáródók az alakmemória tulajdonságaikat használják a defektusok pontos tömítésére.
A "Hő - ellenálló harcos" az űrmezőben
A Nitinol Alloy Wire olvadási pontja 1310 fokos, és az alak -memóriahatását -196 fok és 350 fok közötti hőmérsékleten tartja fenn. A repülőgépmotorokban olyan adaptív tömítések létrehozására szolgál, amelyek még magas hőmérsékleten és nyomáson is pontos illeszkedést tartanak fenn, csökkentve az üzemanyag -szivárgásokat. "Szenzoros antennák" az intelligens eszköz mezőben
A - titánötvözet huzal fázisátmeneti hőmérsékletének manipulálásával a hőmérséklet -érzékelőkké vagy működtetőkké válhat. Például a tűzoltó robotokban a nikkel - titánhuzal tapintható érzékelőként működik, automatikusan összehúzódik, ha magas hőmérsékletnek vannak kitéve, hogy riasztást válthassanak ki. Az intelligens szemüvegben csuklósanyagként szolgál, lehetővé téve a templomok automatikus kinyitását és bezárását.
A dupla - szintetikus anyagok széle kardja
A titán - nikkel -ötvözet huzal kiváló teljesítménye ellenére szintetikus jellege két alapvető kihívást is jelent:
Biológiai biztonsági viták: A nikkel I. osztályú karcinogén. A felületi oxidációs kezelés (sűrű tio₂ réteget képező) vagy olyan képalkotó anyagokkal, mint a gadolinium és a vas -oxid összetétele, jelentősen csökkentheti a nikkel -ion felszabadulását. A klinikai adatok azt mutatják, hogy az orvosi - fokozatú nikkel - A titán ötvözet mindössze 1/10 rozsdamentes acélból bocsát ki, és a gyulladásos reakciók előfordulása a környező szövetekben
10 éves beültetés után kevesebb, mint 2%.
Magas feldolgozási költségek: A nyersanyag tisztításától a lézeres metszetig az orvosi - fokozatú nikkel - titán ötvözet huzala több mint 50 -szerese a szokásos acél. A 3D nyomtatási technológia bevezetésével azonban a komplex - titánkészülékek gyártási hatékonysága 30% -kal nőtt, és a költségek 40% -kal csökkentek, előkészítve az utat a nagy- skála alkalmazásukhoz.
A szintetikus anyagok vonzereje abban rejlik, hogy képesek legyőzni azt az észlelt elképzelést, miszerint "a természetes optimális". A titán minden deformációja és visszanyerése - nikkel -ötvözet huzal egy általános igazsághoz fordul: tudományos szempontból szintetizált anyagok révén az emberek nemcsak a fizikai sebeket javíthatják, hanem kibővítik az élet határait is. Ez a szintetikus anyagok talán a legmozgalmasabb jelentősége - ők nem csupán eszközök, hanem a „memóriaötvözetek” is, amelyek lehetővé teszik az emberiség számára az ismeretlen felfedezését.
