Origem dos materiais de ligas com memória de forma
2024-07-25
O cobre foi descoberto e utilizado há cerca de 6000 anos. Ferramentas de ferro e outros metais, como ouro, prata, ferro e alumínio, começaram a ser usados por volta do século V a.C. No entanto, era algo inimaginável e até difícil de conceber que um metal pudesse ter a capacidade de memória, como seres vivos inteligentes e avançados. Hoje em dia, esse tipo de metal que pode "lembrar" sua forma Liga com memória realmente aparece diante de nós, o que realmente surpreende o mundo e é motivo de aplausos!
Em 1932, o sueco Holland observou esse efeito de "memória" em uma liga de ouro e cádmio, mas não chamou a atenção das pessoas. Em 1963, o cientista Buehler, do Instituto de Pesquisa de Armamentos da Marinha dos EUA, precisava usar fios de liga de níquel-titânio em um experimento. No entanto, os fios da liga trazidos estavam curvados e não podiam ser usados, então foram esticados um a um. Mas, em experimentos subsequentes, ocorreu um fenômeno mágico: quando a temperatura subia a um certo valor, esses fios de liga esticados magicamente recuperavam sua forma original. O mais surpreendente é que a forma recuperada era exatamente igual à original! Os resultados dos testes repetidos foram totalmente consistentes, e os fios da liga, após serem endireitados, recuperavam sua forma ao atingir uma certa temperatura. É como uma cobra "congelada" que perdeu a consciência. Quando a temperatura sobe a um certo valor, ela de repente "acorda" e recupera sua "memória". O efeito de memória de forma e as ligas com memória de forma (SMA) receberam esse nome por isso.
Uma mola de liga com memória de forma composta por cobre, zinco e alumínio (chamada liga CZA) é pré-moldada em uma forma (200 cm) a uma temperatura característica (TM) entre 65℃ e 85℃ (o valor da temperatura depende da fórmula do material). Após meio hora de tratamento térmico, ela "lembra" essa forma por várias horas. Então, independentemente de como a forma muda à temperatura ambiente, Exemplo 1: uma mola de liga com memória de forma de níquel-titânio é comprimida para 45 centímetros. Uma vez que a temperatura sobe para TM, ela retorna à forma original. Exemplo 2: flores decorativas de liga com memória de forma NiTi abrem-se entre as temperaturas características de 65℃ a 85℃. À temperatura ambiente, elas são botões fechados. Quando aquecidas com ar quente até TM, as flores metálicas desabrocham em sua forma original e bonita, com um ângulo de abertura de até 180℃. Muito interessante!
A matriz da fase de alta temperatura do material da liga é geralmente chamada de "austenita", enquanto a estrutura transformada após o resfriamento é chamada de "martensita". Segundo a hipótese dos cientistas, embora a aparência não mude nesse momento, o estado cristalino durante o aquecimento e resfriamento é diferente. A disposição dos átomos metálicos muda repentinamente a uma certa temperatura. Essa mudança na estrutura cristalina é geralmente reversível e é chamada de "transformação de fase". Por exemplo, uma liga com memória contendo 50% de titânio e 50% de níquel possui estruturas cristalinas romboédrica e cúbica. A uma certa temperatura, essas duas estruturas cristalinas podem se transformar uma na outra, e a forma muda conforme o tipo de estrutura. Além da liga níquel-titânio, foram descobertas mais de 20 ligas com função de memória, como cobre-zinco, ouro-cádmio, níquel-alumínio, entre outras. No entanto, a liga Ni-Ti possui uma memória muito forte.
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