โลหะผสมเป็นวัสดุเปลี่ยนรูปร่างที่เก่าแก่และเป็นที่ยอมรับมากกว่า

โลหะผสมที่เปิดใช้งานด้วยความร้อนมีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่พวกเขากำลังพบการใช้งานมากขึ้นเรื่อยๆ โลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุด ซึ่งเป็นส่วนผสมของนิกเกิลและไททาเนียมที่เรียกกันทั่วไปว่านิทินอล ใช้ในหุ่นยนต์ ดาวเทียม และแม้แต่หม้อต้มกาแฟ Greg Carman จาก University of California, Los Angeles กล่าวว่ามันยังทำหน้าที่เป็นทางเลือกแทนเหล็กผ่าตัดในรากฟันเทียมทางการแพทย์

แพทย์ฝังวัสดุนี้ไว้ในผู้ป่วยเป็นขดลวด 

ซึ่งเป็นท่อตาข่ายที่เปิดหลอดเลือดที่เสียหาย และใช้เป็นแผ่นกรอง venacava ซึ่งเป็นใยโลหะที่ใส่ไว้ในหลอดเลือดที่จับตัวเป็นก้อนได้ง่ายเพื่อสลายลิ่มเลือดเมื่อมันเคลื่อนผ่าน ขนาดของขดลวดนิกเกิล-ไททาเนียมที่แพทย์ใส่เข้าไปในหลอดเลือดแดงอาจมีขนาดเล็กกว่าขดลวดสแตนเลส ทำให้การใส่สเตนท์หน่วยความจำรูปร่างเหมาะสำหรับขั้นตอนที่ละเอียดอ่อนเช่นนี้ Carman กล่าว

ขดลวดเหล็กมักจะถูกสปริงด้วยกลไกในการกำหนดค่าที่ขยายออกหลังจากใส่เข้าไปในภาชนะ เมื่อเข้าที่แล้ว หลอดจำรูปร่างจะอุ่นขึ้นตามอุณหภูมิของร่างกาย ทำให้โครงสร้างผลึกภายในเปลี่ยนแปลงและขยายตัว

ข้อดีอย่างหนึ่งของโลหะผสมจำรูปร่างคือ “คุณสามารถสร้างเครื่องมือขนาดเล็กมากๆ ได้” คาร์แมนกล่าว เขาทำงานกับฟิล์มบางของโลหะผสมนิกเกิลไททาเนียมที่มีความกว้างหนึ่งในห้าสิบของเส้นผมมนุษย์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เขาและเพื่อนร่วมงานได้ทำการทดสอบสิ่งที่เขาเรียกว่าไมโครกริปเปอร์ 

กรงหรือกรงเล็บกว้างเพียง 100 ไมโครเมตรนี้เปิดและปิดได้เหมือนมือ 

เมื่อ Carman ทำให้มันร้อนโดยส่งกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กผ่านอุปกรณ์ เขามองเห็นเครื่องมือเล็กๆ เช่นนี้เข้าไปในร่างกาย คว้าเซลล์ที่น่าสงสัยมาทดสอบ เอาเนื้อเยื่อมะเร็งออก และแม้กระทั่งเย็บแผลภายใน

เครื่องมือขนาดเล็กนี้เป็นไปได้เพราะโลหะผสมนิกเกิลไททาเนียมบางชนิดเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่าวัสดุจำรูปร่างแบบสองทาง พวกเขาสามารถเปลี่ยนจากรูปร่างชั่วคราวเป็นรูปร่างที่กำหนดไว้ล่วงหน้าแล้วเปลี่ยนกลับเป็นรูปร่างชั่วคราวได้อย่างแม่นยำ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อมีการใช้และลบกระแส ตัวอย่างเช่น ฟิล์มโลหะผสมนิกเกิล-ไททาเนียมบางๆ อาจหมุนเวียนประมาณ 100 ครั้งต่อวินาที

“คุณสามารถทำให้ร้อนขึ้นและทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว” Carman กล่าว

ตอนนี้เขาและเพื่อนร่วมงานกำลังใช้ฟิล์มเหล่านี้เพื่อออกแบบและสร้างมอเตอร์ทรงพลังที่มีขนาดประมาณสี่ส่วนสี่ส่วนซ้อนกัน เมมเบรนนิเกิล-ไททาเนียมที่สั่นบางๆ จะเคลื่อนตัวของไหลซึ่งจะขับเคลื่อนลูกสูบ อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับระบบนำวิถีซึ่งต้องใช้มอเตอร์ขนาดเล็กในการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนขนาดเล็ก

แม้ว่าโลหะผสมนิกเกิล-ไททาเนียมจะประสบความสำเร็จ แต่โลหะผสมจำรูปร่างที่ใหม่กว่ารออยู่ในปีก ไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ามีความเป็นไปได้ที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างขนาดใหญ่ที่ควบคุมได้ในโลหะผสมบางชนิดโดยใช้แม่เหล็กแทนการใช้ความร้อน แต่พวกเขายังไม่ทราบความสามารถและข้อจำกัดของโลหะผสม “ผู้คนพยายามทำความเข้าใจปรากฏการณ์และเนื้อหา” คาร์แมนกล่าว

หนึ่งในวัสดุเหล่านี้ที่มีการศึกษามากที่สุด ซึ่งเรียกว่าโลหะผสมความจำรูปร่างเฟอร์โรแมกเนติก ประกอบด้วยนิกเกิล แมงกานีส และแกลเลียม “แต่นั่นอาจไม่ใช่สิ่งที่ดีที่สุด” คาร์แมนกล่าว

Robert O’Handley จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กำลังตรวจสอบลักษณะพื้นฐานของวัสดุที่ได้รับรางวัลใหม่ ซึ่งเขาคิดว่าสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้รวดเร็วและกว้างขวางกว่าโลหะผสมที่กระตุ้นด้วยความร้อน เขาและเพื่อนร่วมงานของเขากำลังตรวจสอบคุณสมบัติพื้นฐานของโลหะผสมจำรูปร่างที่เปิดใช้งานด้วยแม่เหล็ก ซึ่งกองทัพเรือต้องการนำไปใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การระงับการสั่นสะเทือนที่ดังหรือสร้างความเสียหายในเรือดำน้ำ

เมื่อกังหันหมุนขนาดใหญ่เริ่มสั่น ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ขนาดเล็กบนตลับลูกปืนภายในเครื่องจะบอกคอมพิวเตอร์ว่าอยู่นอกศูนย์กลางประมาณ 20 ไมโครเมตร ชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมที่จำรูปร่างด้วยแม่เหล็กสามารถดันตลับลูกปืนเพื่อปรับสมดุลของเครื่องจักรได้ นอกจากนี้ O’Handley ยังสำรวจด้วยว่าโลหะผสมที่จำรูปร่างด้วยแม่เหล็กอาจสามารถต้านทานการสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวนด้วยการดูดซับพลังงานจากชิ้นส่วนที่สั่นสะเทือนได้หรือไม่

นอกจากนี้ กองทัพเรืออาจใช้โลหะผสมที่จำรูปร่างด้วยแม่เหล็กเพื่อส่ง “ปิง” – หรือการสั่นสะเทือนใต้น้ำ – สำหรับระบบโซนาร์ของเรือดำน้ำ O’Handley กล่าว ชิ้นส่วนของโลหะผสมจะติดตั้งที่ด้านนอกของเรือ โดยเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนยางแข็ง คลื่นไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนรูปร่างของโลหะผสมและเคลื่อนยางเพื่อสร้างสัญญาณ

O’Handley หวังว่าโลหะผสมจำรูปร่างอาจมีข้อได้เปรียบเหนือวัสดุที่ใช้สร้างโซนาร์ใต้น้ำดังกล่าวในปัจจุบัน โดยทั่วไปต้องใช้อุปกรณ์ขนาดเท่าตู้โทรศัพท์และไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งสร้างปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีในน้ำเกลือที่ส่งเสริมการกัดกร่อนในท้องถิ่น เขากล่าว

พลเรือนยังได้รับประโยชน์จากโลหะผสมเฟอร์โรแมกเนติกใหม่ ตัวอย่างเช่น นักวิจัยในฟินแลนด์ได้แสดงความสนใจในการใช้วัสดุดังกล่าวเพื่อลดการสั่นสะเทือนในเครื่องจักรโรงงานกระดาษ

Credit : สล็อตเว็บตรง