Terobosan dalam paduan memori bentuk: 10 juta siklus pembengkokan sebelum kegagalan

Sebuah tim peneliti dari University of Maryland (AS) dan Kiel University (Jerman) telah menghasilkan paduan logam yang dapat berubah bentuk dan dipanaskan 10 juta kali sebelum rusak - pencapaian yang disambut baik untuk aplikasi jangka panjang dengan siklus tinggi seperti vena stent, katup jantung buatan, struktur sayap pesawat terbang, dan produk lain di mana deformasi struktural yang dapat diperbaiki berulang kali dan umur panjang sangat penting.

Seperti namanya, a Bentuk Paduan Memori (SMA) adalah bahan yang terbuat dari banyak logam (paduan) yang 'mengingat' bentuk aslinya. Ketika itu bengkok atau secara struktural berubah bentuk, tegangan (dalam bentuk panas atau arus listrik) menyebabkan SMA kembali ke desain aslinya. Itu bisa berupa transformasi kekerasan atau yang lembut, tergantung pada aplikasinya. Properti luar biasa itu berasal dari transisi fase yang terjadi di dalam material. Ini karena dua hal: komposisi logam itu sendiri, dan energi yang ditransfer ke sistem di bawah distorsi struktural tidak melebihi apa yang disebut batas energi pembalikan di dalam sistem.

Itu bentuk efek memori ditemukan pada tahun 1963 dalam komposit titanium-nikel. Kombinasi logam tersebut telah digunakan sejak di SMA standar. Hingga saat ini, komposit titanium-nikel telah ditemukan aplikasi yang tersebar luasdi berbagai bidang. Namun, apa yang membatasi SMA untuk diadopsi secara luas hingga saat ini ada dua: kelelahan(akhirnya mereka gagal) dan kurangnya reversibilitas penuh (mereka tidak kembali tepat 100% dari bentuk aslinya). Ini bermasalah untuk aplikasi jangka panjang di dunia nyata. Misalnya, dalam industri bio-medis, vein stent (struktur silindris yang membuka pembuluh vena yang rusak) harus dijamin tahan lama, namun akan kembali ke bentuk aslinya saat dikompresi (berubah bentuk).

Contoh struktur stent Shape Memory Alloy - milik Ellacs

Ternyata dengan menambahkan elemen tertentu lainnya ke dalam campuran titanium-nikel, dimungkinkan untuk menyesuaikan sifat mekanik, biokimia, dan suhu (untuk menyebutkan beberapa). Makalah para peneliti, yang diterbitkan dalam jurnal akademikIlmu, Menjelaskan bagaimana, dengan menyematkan partikel pengotor kecil yang terbuat dari titanium-tembaga (Ti2Cu), SMA dapat menahan deformasi dan pembentukan ulang hingga 10 juta kali. Untuk konteksnya, rekor siklus yang dapat dibalik sebelumnya untuk SMA berkinerja tinggi adalah16.000 kali- membuat peningkatan ini lebih dari 600 kali, yang sangat luar biasa.

Dalam pencarian SMA berkinerja tinggi, para peneliti menemukan bahwa alih-alih menggunakan pendekatan komposit massal, dengan menggunakan partikel Ti2Cu kecil, yang kompatibel di kedua fase paduan (tidak seperti yang terakhir), itu memungkinkan lebih banyak siklus yang dapat direproduksi dan lengkap daripada upaya sebelumnya.


Dengan peningkatan kinerja yang dramatis yang berasal dari penambahan kecil partikel kecil, sulit untuk memprediksi sejauh mana masa pakai dapat diperpanjang tanpa penelitian lebih lanjut. Bagaimanapun, terobosan ini membuka pintu ke kemungkinan baru di bidang bio-medis dan penerbangan.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com