Kako radi nitinol žica?

Nitinol žica je vrsta legure sa memorijom oblika (SMA) koja pokazuje jedinstvena svojstva kao što su superelastičnost i efekat memorije oblika. Ova svojstva proizlaze iz jedinstvene kristalne strukture nitinola, koja mu omogućava da pod određenim uvjetima prođe kroz reverzibilnu faznu transformaciju.

Na visokim temperaturama nitinol žica postoji u austenitnoj fazi, koja je visoko uređena kristalna struktura. Kada se žica ohladi ispod određene temperature, koja se naziva početna temperatura martenzita, ona prolazi kroz faznu transformaciju u martenzitnu fazu, koja je manje uređena kristalna struktura. U ovoj fazi žica se može lako deformirati, a zadržat će svoj novi oblik kada se deformacija ukloni. Međutim, kada se žica zagrije iznad martenzitne završne temperature, ona prolazi kroz drugu faznu transformaciju natrag u austenitnu fazu i vratit će se u svoj izvorni oblik.

Razmotrimo kao primjer nitinolnu žicu visoke temperature 45-stepena. Kada se ova žica zagreje na temperaturu austenitne faze (iznad 500 stepeni), potpuno će se ispraviti. Ako se zatim ohladi na sobnu temperaturu dok se drži ravno, zadržat će svoj pravi oblik jer je u fazi martenzita. Međutim, ako je žica savijena ili omotana oko cilindra dok je u austenitnoj fazi, a zatim ohlađena na sobnu temperaturu, ona će zadržati svoj deformisani oblik. Kada se žica ponovo zagrije na temperaturu austenitne faze, vratit će se u prvobitni pravi oblik.

Sada, razmotrimo scenario u kojem se nitinolna žica od {{0}} stepena hladi ispod svoje martenzitne završne temperature (oko -10 do 0 stepeni) dok je savijena ili omotana oko cilindra. U ovom slučaju, žica će zadržati deformisani oblik čak i kada se zagrije na temperaturu austenitne faze jer je pretrpjela trajnu deformaciju zbog martenzitne fazne transformacije. Stoga se žica neće vratiti u prvobitni ravan oblik čak ni pri visokim temperaturama.

Slično, ako je žica savijena ili vezana u čvor dok je u austenitnoj fazi, a zatim ohlađena na sobnu temperaturu, ona će zadržati svoj deformisani oblik čak i kada se ponovo zagrije do temperature austenitne faze. To je zato što se trajna deformacija uzrokovana čvorom ne može poništiti faznom transformacijom martenzita.

Zaključno, princip rada nitinol žice visoke temperature temelji se na njenoj reverzibilnoj faznoj transformaciji između austenitne i martenzitne faze, što joj omogućava da pokaže superelastičnost i efekat memorije oblika. Međutim, ako je žica podvrgnuta trajnoj deformaciji dok je u martenzitnoj fazi, neće moći povratiti svoj izvorni oblik čak ni pri visokim temperaturama.