Explore os segredos da superelasticidade e da memória de forma do níquel titânio

O níquel titânio tornou-se uma estrela em ascensão no campo da pesquisa e aplicação de materiais com sua superelasticidade única e propriedades de memória de forma. O níquel titânio, uma liga binária composta de níquel e titânio, apresenta desempenho extraordinário além dos materiais tradicionais devido à sua combinação atômica especial e microestrutura. A memória de forma é uma das propriedades mais marcantes do níquel titânio. Quando a fase parental níquel-titânio a uma determinada temperatura é resfriada, ocorre uma transformação de fase para formar uma fase martensita. Neste momento, uma força externa é aplicada à liga na fase martensita para deformá-la. Ao ser aquecida, a liga retornará automaticamente à sua forma original na fase original como se fosse dotada de memória, acompanhada pelo processo de transformação de fase reversa. Este processo de transformação de fase induzido pelo calor permite que a liga mude de forma com precisão sob diferentes condições de temperatura para atingir funções específicas.

Desempenho elástico inimaginável
A superelasticidade é outra propriedade incrível do níquel titânio. Níquel titânio exibe superelasticidade em uma faixa estreita de temperatura ligeiramente acima de sua temperatura de transformação. Quando uma liga é submetida a uma força externa e produz uma deformação muito maior que sua deformação limite elástica, a deformação pode se recuperar automaticamente no momento do descarregamento e o material pode retornar à sua forma não deformada sem aquecimento. Neste processo, o limite elástico do níquel titânio excede em muito o dos materiais comuns e não segue mais a tradicional lei de Hooke. Essa superelasticidade pode ser dividida em superelasticidade linear e superelasticidade não linear. A curva tensão-deformação da superelasticidade linear tem uma estreita relação linear entre tensão e deformação; enquanto a superelasticidade não linear, também conhecida como pseudoelasticidade de transição de fase, é o resultado da transformação de fase martensítica induzida por tensão e sua transformação de fase reversa durante o carregamento e descarregamento em uma determinada faixa acima da temperatura Af. A pseudoelasticidade de transição de fase do níquel titânio pode atingir cerca de 8%. Ele pode aplicar uma força de correção constante e suave aos dentes à temperatura ambiente e usar suas propriedades superelásticas para se adaptar ao movimento complexo dos dentes durante o processo de correção, realizar movimentos lentos e precisos dos dentes e melhorar o conforto do paciente e o efeito de correção. ​

O segredo do arranjo atômico
A razão pela qual o níquel titânio tem uma memória de forma tão mágica e propriedades superelásticas reside na transformação mútua das fases austenita e martensita em sua microestrutura. Em temperaturas mais elevadas, a liga encontra-se na fase austenita, onde os átomos estão dispostos de forma ordenada e compacta, formando uma estrutura cristalina de austenita estável e elástica. Quando a temperatura cai, a liga gradualmente se transforma na fase martensita e os átomos são reorganizados em uma estrutura mais flexível. No estado martensita, a liga é fácil de deformar. Quando submetida a forças externas, a estrutura gêmea evoluirá para uma estrutura desmembrada para se adaptar ao estresse externo. Uma vez que as condições externas mudam, como o aumento da temperatura, a liga se transformará da fase martensita de volta à fase austenita, e os átomos retornarão ao estado de arranjo ordenado novamente, de modo que a liga retornará à sua forma original. ​

Perspectivas brilhantes para ampla aplicação
As propriedades de superelasticidade e memória de forma do níquel titânio fazem com que ele apresente amplas perspectivas de aplicação em muitos campos. Além da área médica citada acima, na área aeroespacial, pode ser utilizado para a fabricação de asas deformáveis, permitindo que a aeronave ajuste o formato da asa em tempo real de acordo com a velocidade de voo e as condições de fluxo de ar, melhorando a eficiência de voo e a manobrabilidade; no campo dos robôs inteligentes, os componentes de acionamento feitos de níquel titânio podem alcançar um controle de movimento preciso e flexível, injetando nova vitalidade no desenvolvimento inteligente de robôs; no dia a dia também pode ser visto o níquel titânio, como as armações de óculos superelásticas, que podem retornar rapidamente ao formato original após serem comprimidas e deformadas por forças externas, trazendo comodidade e conforto à vida das pessoas.