Aplicações de ligas com memória em produtos mecânicos eletrônicos e biomédicos
2025-04-16
Produtos eletromecânicos
Em 1970, os Estados Unidos usaram ligas com memória de forma para fabricar conectores de acoplamento a baixa temperatura no caça F-14, seguido pela aplicação em milhões de conexões. As ligas com memória de forma são usadas como conexões de acoplamento a baixa temperatura em sistemas hidráulicos de aeronaves e em produtos industriais de petróleo, petroquímica e elétrica de pequeno volume. Outra forma de conector é feita de fios metálicos em malha soldados, usados para fabricar juntas de segurança na camada trançada de fios condutores. Esses conectores já foram usados em dispositivos de vedação, conexões elétricas, equipamentos de engenharia eletrônica e mecânica, e podem operar de forma confiável entre -65 e 300℃. Sistemas de vedação desenvolvidos podem ser usados para conexões elétricas em ambientes severos.
Ligas com memória de forma são usadas para fabricar uma mola que pode abrir e fechar uma persiana, protegendo os faróis de neblina contra danos causados por detritos em voo. São usadas na fabricação de instrumentos de precisão ou tornos de precisão, que, se deformados por vibração ou colisão, podem ser reparados apenas com aquecimento. No processo de fabricação mecânica, várias operações de estampagem e mecânicas frequentemente exigem a transferência de peças de uma máquina para outra. Agora, usando ligas com memória de forma, foi desenvolvido um dispositivo que substitui grampos manuais ou hidráulicos, chamado cilindro de acionamento, que é eficiente, flexível e possui alta força de fixação.
Biomedicina
As ligas TiNi com memória de forma usadas na medicina, além de aproveitarem seu efeito de memória de forma ou superelasticidade, também devem atender a requisitos químicos e biológicos, ou seja, boa biocompatibilidade. O TiNi pode formar uma película passiva estável com o organismo. Na medicina, as principais aplicações da liga TiNi são:
(a) Fios ortodônticos feitos de fios de liga TiNi superelástica e aço inoxidável, sendo os fios de liga TiNi superelástica os mais adequados. Normalmente, fios de aço inoxidável ou ligas CoCr são usados para ortodontia, mas esses materiais têm alta módulo de elasticidade e pequena deformação elástica. Para fornecer a força de correção adequada, os fios precisam ser moldados em forma de arco antes da correção e a fixação requer habilidade. Com fios de liga TiNi, mesmo com deformação de até 10%, não ocorre deformação plástica, e a transformação martensítica induzida por tensão faz com que o módulo de elasticidade apresente comportamento não linear, ou seja, a força de correção varia pouco com o aumento da deformação. Esse material é fácil de operar, eficaz e reduz o desconforto do paciente.
(b) Correção de escoliose Diversos tipos de escoliose (congênita, habitual, neurológica, raquítica, idiopática, etc.) causam danos físicos e mentais graves, além de compressão dos órgãos internos, tornando necessária a correção cirúrgica. Atualmente, usa-se uma haste de Harrington de aço inoxidável para correção, e durante a cirurgia, a força de correção aplicada à coluna após fixação deve ser mantida entre 30 e 40 kg; se a força for excessiva, a haste pode quebrar, causando danos não só à coluna, mas também aos nervos. Além disso, a força de correção da haste pode diminuir com o tempo, e quando cai para cerca de 30% do valor inicial, é necessária nova cirurgia para ajuste, causando grande sofrimento físico e mental ao paciente. Com hastes de liga com memória de forma TiNi, basta uma única fixação. Se a força de correção variar, pode-se aquecer externamente a liga para elevar a temperatura cerca de 5℃ acima da temperatura corporal, restaurando a força de correção suficiente.
Além disso, na cirurgia, ligas TiNi com memória de forma são usadas para fabricar diversos conectores ósseos, grampos vasculares, filtros de coagulação e dispositivos de dilatação vascular. Também são amplamente aplicadas em odontologia, ortopedia, cardiologia, cirurgia torácica, hepatologia, urologia, ginecologia, entre outras áreas. Com o desenvolvimento das ligas com memória de forma, as aplicações médicas se tornarão ainda mais amplas.
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