Slitina s tvarovou pamětí vydrží 10 milionů ohnutí

Tvarová paměť u některých speciálních kovových slitin znamená, že si příslušný materiál zpravidla pamatuje jeden či dva původní tvarové stavy, které mu jsou vtištěny při různých teplotách. Cílenou změnou teploty pak lze dospět právě k původnímu kýženému tvaru. Materiály tohoto typu se používají například tam, kde je třeba zabezpečit přesný tvar součástek, všelijak deformovaných vnějšími silami, třeba v leteckém nebo kosmickém průmyslu. Nebo tam, kde je třeba, aby daná součástka vykonávala předem definované a vratné změny tvaru, například v případě jednoduchého a často miniaturního motoru (aktuátoru), tedy v oblasti mechanické či termomechanické mikrotechnologie, nebo při konstrukci bioimplantátů a protéz.

Tým odborníků z německé univerzity v Kielu a z americké univerzity v Marylandu vyvinul speciální slitinu tohoto typu, která vydrží opakované namáhání a deformaci až do úrovně zhruba 10 milionů deformačních cyklů. Jinými slovy, jejich slitina vykazuje velmi nízkou „únavu”, trvanlivost tvarové paměti a velký stupeň pružnosti. Dosavadní úspěšně vyvinuté slitiny s tvarovou pamětí byly schopny vydržet řádově jen několik tisíc deformačně-návratových cyklů. Nový a v tomto směru velmi trvanlivý materiál bude možno využít také pro záklopku uvnitř aorty umělého srdce, která se bude opakovaně otevírat a zavírat. Vědci pomýšlejí i na jeho využití jakožto zvláštního “elastokalorického” média místo obvyklých kapalin v chladících zařízeních.

Výzkumníci přiznali, že při jejich objevu hrála velkou úlohu náhoda, kdy pomocí metody pokusu a omylu vytvářeli různé slitiny, přičemž přidávali drobné množství jiných prvků či komplex titanu a mědi (Ti2Cu) ke stávajícím slitinám niklu, mědi a titanu (TiNiCu). Vědci se pak setkali s jiným typem problému - nový velmi trvanlivý materiál neměli na čem zkoušet.

Při objevu hrála velkou úlohu náhoda - vědci vytvářeli různé slitiny, přičemž přidávali drobné množství jiných prvků či komplex titanu a mědi (Ti2Cu) ke stávajícím slitinám niklu, mědi a titanu (TiNiCu)|foto: Xian Chen and Richard James

Museli proto vyvinout dva typy testovacích strojů - jeden, který velmi rychle deformoval a uvolňoval dané součástky, a druhý, který je podobně rychle zahříval a chladil. Nakonec nový materiál podrobili mnoha týdnům nepřetržitých testů na nově vyvinutých strojích, aby mohli vyzkoušet jeho trvanlivost a následně publikovat svoji práci v časopisu Science magazine.
Důvodem, proč nová slitina vykazuje zmíněné vlastnosti a kvality, je složitá a dokonale přesná změna několika různých krystalických stavů uvnitř materiálu během všech procesů.

Zdroje: Phys.Org, BBC, Gizmodo, Science magazine