Nitinol on kiehtova materiaali, joka kuuluu niin kutsuttuihin muotoa muuttaviin metalliseoksiin. Sen nimi johtuu kemiallisesta rakenteesta: Ni-Ti tarkoittaa nikkeliä (Ni) ja titaania (Ti), jotka seoksessa ovat suhteessa 50/50. Mutta miksi “inol”? Se on lyhennys saksankielisistä sanoista Nickel Titanium Naval Ordinance Laboratory, joka viittaa laboratorioon, missä materiaalia alunperin tutkittiin Yhdysvalloissa toisen maailmansodan aikana.
Nitinol on ainutlaatuinen aine sen kyvyn vuoksi muuttaa muotoa lämpötilan vaikutuksesta. Tässä ilmiössä puhutaan “superelastisuudesta” ja se johtuu materiaalin mikrorakenteesta, joka muuttuu lämpötilan noustessa.
Miten Nitinol ToiminutActually Toimii?
Kuvittele, että nitinolista tehdään jousi. Huoneenlämmössä (noin 20 °C) jousi on “tavallisessa” metallisessa tilassa ja voi venyä elastisesti. Mutta kun sitä kuumentaa yli tietyn lämpötilan - nitinolissa kyseessä on ns. “transformaatiolämpötila” – materiaali alkaa “muuntua” ja palauttaa alkupitensä, vaikka siihen vaikuttaisi ulkoinen voima. Tämä ominaisuus on mahdollista siksi, että nitinol-atomien väliset sidokset vaihtelevat lämpötilan funktiona.
Nitinol - Käytökseen!
Nitinolin ominaisuudet tekevät siitä erittäin monikäyttöisen materiaalin:
- Lääketiede: Nitinol-stentit ovat yleinen esimerkki materiaalin käytöstä. Stentti on putkimainen metallilaitteen osa, joka asennetaan verisuoneen estämään tukostumista. Lämpötilan vaikutuksesta stentti voi “avautua” ja tukeutua verisuonen sisäpintaan, varmistan itsensä pysyvyydestä ja sallien verenkiertoa jatkumaan.
| Nitinolin sovellukset lääketieteessä | |
|---|---|
| Stentit | |
| Luukorjauksiin käytettävät implantatit | |
| Ortodontinen lanka |
- Aero- ja avaruustekniikka: Nitinolita voidaan käyttää lämpötilan muutoksiin reagoivien mekaanisten laitteiden valmistukseen satelliiteissa tai lentokoneissa.
Nitinol - Tuotanto
Nitinol-seoksen valaminen on monivaiheinen prosessi:
- Sulatus: Nikkeli ja titaani sulatetaan yhdessä tietyssä suhteessa.
- Kuumentaminen: Suulasta puristaminen muuttaa materiaalin mikrorakenteen.
- Jäähdytys: Jäähtymisnopeuden hallinta vaikuttaa nitinolin ominaisuuksiin.
Tuotantoprosessia on vaikea ja kallista, mikä tekee nitinolista suhteellisen kalliin materiaalin.
Nitinol - Haasteet ja tulevaisuus
Nitinol-materiaali ei ole ilman haasteita:
-
Korroosionvastus: Kuten monet metallit, nitinol voi korrodioitua tietyissä olosuhteissa.
-
Hinta: Kalliin tuotantoprosessen vuoksi nitinol on usein kalliimpaa kuin tavalliset metalliseokset.
Tulevaisuudessa tutkimukset keskittyvät nitinolin ominaisuuksien parantamiseen ja uuden teknologian kehittämiseen, joka tekee materiaalin tuotannosta taloudellisempaa.
Nitinol on osoittautunut lupaavaksi materiaaliksi monilla aloilla, ja sen potentiaali on valtava. Uusien sovellusten kehittely jatkuu koko ajan, ja nitinol todennäköisesti tulee pelaamaan yhä tärkeämpää roolia tulevaisuuden teknologioissa.
