Bagaimana Kawat Nitinol Berfungsi
Bagaimanakah Kawat Nitinol Berfungsi?
Kawat nitinol terkenal dengan sifat uniknya dan aplikasi serba boleh dalam industri bioperubatan, aeroangkasa dan automotif, antara lain. Nitinol, juga dipanggil aloi nikel-titanium, ialah aloi ingatan bentuk yang mempamerkan keanjalan super dan kesan ingatan bentuk pada suhu yang berbeza. Bagaimanakah ia berfungsi? Dalam artikel ini, kita akan meneroka proses pengeluaran, sifat fizikal dan aplikasi wayar nitinol.
Apakah Nitinol Wire?
Kawat nitinoladalah sejenis aloi ingatan bentuk yang diperbuat daripada kira-kira 50 peratus nikel dan 50 peratus titanium mengikut berat. Ia ditemui pada tahun 1962 oleh William Buehler dan Frederick Wang di Makmal Ordnance Tentera Laut AS. Nitinol mendapat namanya daripada komposisinya, iaitu nikel (Ni), titanium (Ti), dan Naval Ordnance Laboratory (NOL). Wayar nitinol telah mendapat perhatian yang ketara kerana sifat uniknya, termasuk superelasticity, kesan memori bentuk, biokompatibiliti, dan rintangan kakisan. Ciri-ciri ini menjadikannya bahan yang ideal untuk pelbagai aplikasi, seperti stent, wayar ortodontik, penapis bekuan darah dan komponen enjin kereta.
Bagaimana untuk membuat wayar Nitinol?
Proses pengeluaran dawai nitinol melibatkan beberapa langkah, termasuk peleburan aloi, tuangan, gelek panas, gelek sejuk, penyepuhlindapan dan lukisan wayar. Langkah pertama ialah mencairkan nikel dan titanium bersama-sama dalam relau vakum di bawah keadaan terkawal untuk mencapai komposisi dan ketulenan yang diingini. Seterusnya, aloi cair dibuang ke dalam bentuk jongkong dan digulung panas ke dalam kepingan nipis. Lembaran itu kemudiannya digulung sejuk ke dalam tolok yang dikehendaki, diikuti dengan penyepuhlindapan untuk menghilangkan sebarang tegasan sisa dan meningkatkan kemuluran bahan. Akhir sekali, helaian anil dilukis melalui satu siri die untuk mendapatkan diameter, kemasan permukaan dan kelurusan yang dikehendaki. Kawat nitinol boleh dihasilkan dalam pelbagai bentuk, seperti bulat, rata, dan segi empat tepat, bergantung pada keperluan aplikasi.
Apakah Sifat Kawat Nitinol?
Kawat nitinol mempunyai beberapa sifat unik yang menjadikannya bahan berharga dalam banyak industri. Salah satu sifat yang paling terkenal ialah kesan ingatan bentuknya. Kawat nitinol boleh "mengingat" bentuk asalnya dan boleh kembali kepadanya selepas cacat dalam keadaan tertentu. Sebagai contoh, jika wayar nitinol dibengkokkan ke dalam bentuk tertentu pada suhu rendah, apabila dipanaskan, ia akan kembali kepada bentuk asalnya. Selain itu, nitinol mempamerkan superelasticity, juga dikenali sebagai pseudoelasticity, di mana bahan itu boleh menahan terikan besar tanpa ubah bentuk kekal. Harta ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan fleksibiliti dan ketahanan, seperti stent dan ortodontik. Selain itu, wayar nitinol adalah biokompatibel, bermakna ia tidak menghasilkan tindak balas buruk dalam tubuh manusia, menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam peranti perubatan.
Bagaimana untuk Membentuk Wayar Nitinol?
Membentuk wayar nitinol memerlukan pemahaman tentang tindak balasnya terhadap perubahan suhu.Nitinolmempunyai dua fasa yang berbeza: austenit dan martensit, yang wujud pada suhu yang berbeza. Pada suhu rendah, nitinol berada dalam fasa martensit, yang lembut dan mudah dibengkokkan tetapi tidak akan kembali kepada bentuk asalnya. Pada suhu tinggi, nitinol bertukar kepada fasa austenit, di mana ia lebih keras dan boleh mendapatkan semula bentuk asalnya apabila ubah bentuk. Oleh itu, untuk membentuk dawai nitinol, ia mesti dipanaskan melebihi suhu peralihannya, biasanya antara 500 hingga 600 darjah, kepada fasa austenit. Setelah ia dibentuk, wayar nitinol boleh disejukkan ke fasa martensit untuk mengunci dalam bentuk baharunya. Memanaskan wayar nitinol akan menyebabkan ia kembali kepada bentuk asalnya.
Bagaimana untuk menggunakan Nitinol Wire?
Kawat nitinol mempunyai pelbagai aplikasi merentasi beberapa industri. Salah satu penggunaan wayar nitinol yang paling lazim adalah dalam industri perubatan, di mana ia digunakan dalam stent, ortodontik dan peranti pembedahan. Stent nitinol digunakan untuk memastikan saluran darah terbuka, manakala wayar ortodontik digunakan untuk meluruskan gigi. Selain itu, wayar nitinol digunakan dalam industri aeroangkasa untuk penggerak memori bentuk dalam pesawat, kerana ia ringan dan tahan lama. Kawat nitinol juga digunakan dalam kejuruteraan automotif untuk memahami getaran enjin, meneroka skema pengecilan hingar, dan mekanisme redaman.
Kesimpulan
Kesimpulannya, wayar nitinol adalah bahan serba boleh dengan sifat unik yang menjadikannya berguna dalam pelbagai aplikasi. Memahami proses pengeluaran, sifat fizikal dan aplikasinya boleh membantu individu menghargai potensi dan serba boleh bahan ini. Dengan keanjalan supernya, kesan memori bentuk, ketahanan dan biokompatibiliti, wayar nitinol terus berada di barisan hadapan dalam kemajuan teknologi.
Rujukan:
1. http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1243/095441105X69847
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4230702/
3. https://www.thoughtco.com/nitinol-373296
4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4665485/
5. https://www.mechanicalbooster.com/2016/10/what-is-nitinol-alloy-how-it-works.html
