คือไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิลวัสดุสังเคราะห์

ในการตัด - ฟิลด์ขอบเช่นอุปกรณ์การแพทย์, การบินและอวกาศและอุปกรณ์อัจฉริยะวัสดุที่เรียกว่า "ไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิล" กำลังเปลี่ยนภูมิทัศน์อุตสาหกรรมอย่างเงียบ ๆ มันสามารถกลับไปสู่รูปร่างดั้งเดิมหลังจากถูกบิดยังคงมีความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและยังสามารถปลูกฝังในร่างกายมนุษย์เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ถาวร Sci - fi วัสดุเป็น "วิญญาณโลหะ" ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือเป็นผลมาจากความเฉลียวฉลาดของมนุษย์หรือไม่? คำตอบอยู่ในกระบวนการองค์ประกอบและการผลิต - ไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิลเป็นวัสดุสังเคราะห์ทั่วไปและการสร้างและการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพ

"ยีนสังเคราะห์" ของไทเทเนียม - ลวดโลหะผสม Ni

ไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิลถูกสังเคราะห์ขึ้นจากองค์ประกอบโลหะสององค์ประกอบนิกเกิล (Ni) และไทเทเนียม (TI) ในอัตราส่วน - Equimolar (โดยทั่วไป 1: 1) ชุดค่าผสมนี้ไม่ได้เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่เป็น "สูตร" ที่ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังโดยนักวิทยาศาสตร์ตามความต้องการประสิทธิภาพของวัสดุ

เหตุผลสำหรับการเลือกองค์ประกอบ: น้ำหนักเบาของไทเทเนียมความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อนเติมเต็มความเหนียวและเอฟเฟกต์หน่วยความจำของนิกเกิล โดยการปรับอัตราส่วนของทั้งสองอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของโลหะผสมสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ (เช่นอุณหภูมิร่างกายมนุษย์ 37 องศา) ทำให้สามารถใช้กับ - การเสียรูปอุปสงค์ในการปลูกถ่ายทางการแพทย์

ความซับซ้อนของกระบวนการสังเคราะห์: จากการหลอมของสูง - ฟองน้ำไทเทเนียมบริสุทธิ์ (ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99.8%) และนิกเกิลอิเล็กโทรไลต์ (ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 99.96%) ต่ออุณหภูมิและการควบคุมความเร็วในระหว่างกระบวนการวาดภาพเย็น

ประสิทธิภาพเกินกว่าองค์ประกอบของแต่ละบุคคล: ไทเทเนียมบริสุทธิ์จะเปราะที่อุณหภูมิต่ำในขณะที่นิกเกิลบริสุทธิ์ขาดความทรงจำรูปร่าง อย่างไรก็ตามไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิลผ่านการสังเคราะห์ได้รับการพัฒนา: "1 + 1> 2" Superelasticity (ทนต่อความเครียด 8% -10% โดยไม่มีการเสียรูปแบบถาวร) และความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า (การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ<5% after millions of cycles) far surpass those of either metal alone.

"ความได้เปรียบสังเคราะห์" ของไทเทเนียม - ลวดโลหะผสม Ni

ในฐานะที่เป็นวัสดุสังเคราะห์ไทเทเนียม - ประสิทธิภาพของลวดโลหะผสมนิกเกิลสามารถปรับแต่งและปรับให้เหมาะสมสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกันทำให้เป็นตัวเลือกที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในหลาย ๆ สาขา "Transformers" ในสาขาการแพทย์

ขดลวดหลอดเลือด: นิกเกิล - สายไทเทเนียมทอเป็นตาข่ายถูกบีบอัดที่อุณหภูมิต่ำและแทรกเข้าไปในสายสวน เมื่ออยู่ในเรือที่เป็นโรคพวกเขาจะขยายตัวโดยอัตโนมัติเพื่อตอบสนองต่ออุณหภูมิของร่างกายรองรับการตีบ superelasticity ของพวกเขาปรับให้เข้ากับการเต้นของหลอดเลือดลดการหยุดพัก

การปลูกถ่ายศัลยกรรมกระดูก: นิกเกิล - แผ่นไทเทเนียมใช้เพื่อซ่อมแซมการแตกหักบนใบหน้า ผ่านการฝึกอบรม "Thermal - mechanical" พวกเขามีเอฟเฟกต์หน่วยความจำ - สองตัว - พวกเขาโค้งงอเมื่อถูกความร้อนเพื่อการฝังที่ง่ายขึ้น

Guidewires และ Occluders: 0.3 - 0.6 มม. Nickel-Titanium Guidewires ขอบคุณความยืดหยุ่นของพวกเขาสามารถนำทางโพรงที่ซับซ้อนได้อย่างยืดหยุ่น cardiac occluders ใช้คุณสมบัติหน่วยความจำรูปร่างของพวกเขาเพื่อปิดผนึกข้อบกพร่องอย่างแม่นยำ

A "ความร้อน - นักรบที่ต้านทานได้" ในสนามบินและอวกาศ

Nitinol Alloy Wire มีจุดหลอมเหลว 1310 องศาและรักษาเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างภายในอุณหภูมิตั้งแต่ -196 องศาถึง 350 องศา ในเครื่องยนต์อากาศยานมันถูกใช้เพื่อสร้างแมวน้ำแบบปรับตัวที่รักษาความเหมาะสมแม้ภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงกดดันลดการรั่วไหลของเชื้อเพลิง "เสาอากาศประสาทสัมผัส" ในฟิลด์อุปกรณ์อัจฉริยะ

โดยการจัดการอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของนิกเกิล - ลวดโลหะผสมไทเทเนียมสามารถทำเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิหรือแอคทูเอเตอร์ ตัวอย่างเช่นในหุ่นยนต์ดับเพลิงนิกเกิล - ลวดไทเทเนียมทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์สัมผัสโดยอัตโนมัติเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเพื่อกระตุ้นการเตือนภัย ในแว่นตาอัจฉริยะมันทำหน้าที่เป็นวัสดุบานพับทำให้สามารถเปิดและปิดวัดอัตโนมัติได้

Double - ดาบของวัสดุสังเคราะห์

แม้จะมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของ Titanium - ลวดนิกเกิล แต่ธรรมชาติของมันก็นำเสนอความท้าทายหลักสองประการ:

การโต้เถียงทางชีวภาพ: นิกเกิลเป็นสารก่อมะเร็งระดับที่ 1 อย่างไรก็ตามการรักษาด้วยการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิว (สร้างชั้นTiO₂หนาแน่น) หรือการรวมเข้ากับวัสดุการถ่ายภาพเช่นแกโดลิเนียมและเหล็กออกไซด์สามารถลดการปล่อยไอออนนิกเกิลได้อย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าการแพทย์ - นิกเกิลเกรด - โลหะผสมไทเทเนียมปล่อยเพียง 1/10 ของนิกเกิลสแตนเลสและอุบัติการณ์ของปฏิกิริยาการอักเสบในเนื้อเยื่อโดยรอบ

หลังจากการปลูกถ่าย 10 ปีน้อยกว่า 2%

ค่าใช้จ่ายในการประมวลผลที่สูง: จากการทำให้บริสุทธิ์วัตถุดิบไปจนถึงการแกะสลักด้วยเลเซอร์ค่าใช้จ่ายต่อตันของการแพทย์ - นิกเกิลเกรด - ลวดโลหะผสมไทเทเนียมมีมากกว่า 50 เท่าของเหล็กธรรมดา อย่างไรก็ตามด้วยการแนะนำเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติประสิทธิภาพการผลิตของนิกเกิลที่ซับซ้อน - อุปกรณ์ไทเทเนียมเพิ่มขึ้น 30% และค่าใช้จ่ายลดลง 40% ปูทางสำหรับแอปพลิเคชันขนาดใหญ่ -

การอุทธรณ์ของวัสดุสังเคราะห์อยู่ที่ความสามารถในการท้าทายความคิดที่รับรู้ว่า "ธรรมชาตินั้นดีที่สุด" ทุกการเสียรูปและการกู้คืนของไทเทเนียม - ลวดโลหะผสมนิกเกิลพูดถึงความจริงทั่วไป: ผ่านวัสดุสังเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์มนุษย์ไม่เพียง แต่ซ่อมแซมบาดแผลทางกายภาพ แต่ยังขยายขอบเขตของชีวิต นี่อาจเป็นความสำคัญที่เคลื่อนไหวได้มากที่สุดของวัสดุสังเคราะห์ - พวกเขาไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือ แต่ยังรวมถึง "อัลลอยด์หน่วยความจำ" ที่ช่วยให้มนุษยชาติสามารถสำรวจสิ่งที่ไม่รู้จัก