مشاهده‌ی شماره 76
|
یک سوال...
آیا می‌دانید که یک تکه فلز هم می‌تواند دارای حافظه باشد؟!
پاسخ این سوال «بله» است زمانی‌که که جنس فلز، آلیاژی از نیکل و تیتانیوم باشد.
|
آلیاژ حافظه‌دار گروهی از آلیاژهای فلزی هستند كه این توانایی را دارند كه اگر آن‌ها را تا بالای دمای ویژه‌ای گرم كنیم، قادر به بازیابی شكل اولیه خود خواهند بود. که می‌توان از آن برای انجام آزمایشات سرگرم‌کننده استفاده کرد. به عنوان مثال اگر شما یک فنر فلزی معمولی را از دو طرف بکشید تا صاف شود، راهی برای بازگشت فنر به شکل اولیه وجود ندارد. در حالی که یک فنر ساخته شده از فلز حافظه‌دار می‌تواند به راحتی به فرم مارپیچ خود با حرارت دادن تا دمای 50 درجه سانتی‌گراد (توسط آب داغ یا هوای داغ تولید شده توسط سشوار) تبدیل شود (شکل 1). فلز حافظه‌دار را می‌توان با یک نوار لاستیکی مقایسه کرد که می-تواند به طور قابل توجهی کشیده شود بدون اینکه از شکل خارج شود. وقتی فنری از فلز حافظه‌دار ساخته می‌شود، قابلیت کشش و انبساط دارد و شبکه‌ی کریستالی قابل تغییر است بدون اینکه خراب شود. وقتی فنر تا دمای خاصی حرارت داده می‌شود، اتم‌های شبکه‌ی کریستالی مجددا نظم و ترتیب اولیه‌ی خود را به‌دست می‌آورند و فنر مارپیچ می‌شود. به عبارت دیگر فنر شکل اولیه‌ی خود را به یاد می‌آورد.
شکل 1
در سال 1965، اولین سری از آلیاژ فلزی از نیکل و تیتانیوم توسط ناوال اوردنانس (Naval Ordnance) ساخته شد. که این آلیاژها را نایتینول نامیدند. نام این آلیاژ، از حرف اول Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory (Nitinol) گرفته شده‌است. این دسته از آلیاژها خواص منحصر به فردی دارند. آن‌ها شکل خود را به حافظه می‌سپارند. این خاصیت هوشمندانه ناشی از توانایی ماده در برابر تغییر فاز است.
| |
کاربردهای آلیاژ حافظه‌دار |
استخوان‌های شکسته می‌توانند با آلیاژهای حافظه‌دار بهبود پیدا کنند. ورق آلیاژ دارای حافظه‌ی انتقال دما است که نزدیک به دمای بدن است و به هر دو سر استخوان شکسته متصل می‌شود. بر اثر حرارت بدن، ورق تمایل دارد تا منقبض شود تا شکل اولیه‌ی خود را حفظ کند. بنابراین یک نیروی تراکمی را به استخوان شکسته در قسمت ترک یا شکستگی اعمال می‌کند. بعد از اینکه استخوان شکسته التیام می‌یابد، ورق‌های حافظه‌دار به طور مداوم با اعمال نیروی فشرده سازی باعث تقویت استخوان‌ها در مدت توانبخشی می‌شوند. آلیاژهای حافظه‌دار همچنین به جای مفصل ران هم کاربرد دارند که ناشی از قابلیت ارتجاعی بسیار بالای (سوپرالاستیسیته) آن است.
در گرفتگی رگ‌های خونی، یک نوع لوله از جنس آلیاژ حافظه‌دار به صورت فشرده داخل رگ تنگ، قرار می‌گیرد، فلز حافظه‌دار یک حافظه‌ی انتقال دما را نزدیک به دمای بدن دارد، بنابراین فلز حافظه‌دار منبسط می‌شود تا رگ‌های خونی را باز کند.
استفاده از آلیاژ حافظه‌دار در ارتودنسی دندان، شکل دیگری از قابلیت‌های آن است. سیم‌های ارتودنسی از جنس Ni-Ti وقتی در دمای ثابتی هستند شکل خود را حفظ می‌کنند، و به دلیل قابلیت سوپرالاستیسیته‌ی این فلز، سیم‌ها، شکل اولیه‌ی خود را بعد از تکرار فشار و حذف آن دوباره به‌دست می‌آورند.
انتخاب دما و کنترل سیستم دمایی آب در حمام و دوش آب، نیز یکی دیگر از کاربرد آلیاژ حافظه‌دار است. آلیاژهای حافظه‌دار می‌توانند برای محدود کردن جریان آب از طریق واکنش در برابر تغییرات دمایی، طراحی شوند. که این امر از سوخته شدن با آب داغ جلوگیری می‌کند. فلزات حافظه دار این امکان را نیز فراهم می‌کنند که آب، در دمای مناسب جریانش را از سر بگیرد.
خطوط و لوله‌های حامل گاز و یا سیالات سمی یا اشتعال پذیر بایستی به دلیل جلوگیری از حوادث فاجعه آفرین، به شدت کنترل شوند. بنابراین سیستم‌های کنترلی می‌توانند توسط آلیاژهای حافظه‌دار برنامه‌دار شوند تا به محض افزایش دما خاموش شوند. که این امر تا حدود زیادی می‌تواند از مشکلات احتمالی در صنایعی نظیر پتروشیمی، گاز، داروسازی و ... بکاهد.
در آگهی‌های تجاری خاص، شرکت‌های سازنده‌ی عینک، نشان می‌دهند که قاب یا فریم‌های عینک می‌توانند خم و کج بشوند و مجددا به حالت اول خود بازگردند که در واقع این فریم‌های عینک از فلزات حافظه‌دار با خاصیت سوپرالاستیسیته ساخته شده‌اند.
نویسنده: عاطفه قویدست
دانشجوی دکتری شیمی آلی
دانشگاه گیلان
مبنع:
http://www.stevespanglerscience.com/experiment/amazing-memory-metal