¿Alguien puede darme alguna información sobre la memoria de la sílice? Como el recuerdo de Yunnan Jingmanger.
¿Qué es la aleación con memoria?
En la década de 1970 apareció en la ciencia mundial de los materiales una aleación con función de forma de "memoria". La aleación con memoria es una tira de metal especial que se dobla fácilmente. Lo metemos en un tarro de cristal lleno de agua caliente y se empujan las tiras metálicas hacia delante. Colócalo en agua fría y la tira de metal se recuperará. Un manantial se estira en un frasco de vidrio lleno de agua fría. Cuando el manantial se coloca en agua caliente, el manantial se cierra automáticamente. En agua fría, el manantial vuelve a su forma original, pero en agua caliente se contrae. Un manantial puede estirarse y contraerse un número infinito de veces, y luego contraerse y separarse. Estos están hechos de un metal inteligente que tiene memoria. Su microestructura tiene dos estados relativamente estables. A altas temperaturas, esta aleación puede cambiar a cualquier forma que desee. A temperaturas más bajas, la aleación se puede estirar, pero si se recalienta, recuerda su forma original y vuelve a cambiar. Este material se llama metal con memoria. Está hecho principalmente de una aleación de níquel-titanio. Por ejemplo, las superaleaciones en espiral quedan en estado espiral después del recocido a alta temperatura. A temperatura normal, se endereza a la fuerza con gran fuerza, pero mientras se calienta a una cierta "temperatura anormal", la aleación parece haber recordado algo e inmediatamente vuelve a su forma de espiral original. ¿Qué está sucediendo? ¿Las aleaciones también tienen memoria humana?
¡Ese no es el caso! Esto simplemente aprovecha la ley de que la estructura cristalina de ciertas aleaciones cambia con la temperatura cuando están en estado sólido. Por ejemplo, la estructura cristalina de la aleación de Ni-Ti es diferente por encima de 40 oC y por debajo de 40 oC, pero cuando la temperatura cambia alrededor de 40 oC, la aleación se contraerá o expandirá, cambiando así su morfología. Aquí 40oC es la "temperatura anormal" de la aleación con memoria de níquel-titanio. Varias aleaciones tienen sus propias temperaturas anormales. La temperatura de deformación de las aleaciones de alta temperatura mencionadas anteriormente es muy alta. Tiene forma de espiral a alta temperatura y se encuentra en un estado estable. Cuando se endereza a la fuerza a temperatura ambiente, se encuentra en un estado inestable. Por lo tanto, siempre que se caliente a una temperatura anormal, inmediatamente volverá a su forma de espiral estable original.
Clasificación y Aplicación
Las aleaciones con memoria de forma se pueden dividir en tres tipos:
(1) Efecto memoria unidireccional
Forma memoria La aleación se deforma a bajas temperaturas y puede volver a su forma original después del calentamiento. Este fenómeno de memoria de forma que sólo existe durante el proceso de calentamiento se llama efecto de memoria unidireccional.
(2) Efecto memoria bidireccional
Algunas aleaciones vuelven a la fase de alta temperatura cuando se calientan y a la fase de baja temperatura cuando se enfrían. Esto se denomina memoria bidireccional. efecto.
(3) Efecto memoria general
La forma de la fase de alta temperatura se restaura cuando se calienta y cambia a la forma de la fase de baja temperatura con la misma forma pero opuesta. orientación cuando se enfría, lo que se denomina efecto de memoria general.
La siguiente figura muestra tres efectos de la memoria.
Las aleaciones con memoria de forma desarrolladas con éxito actualmente incluyen aleaciones con memoria de forma basadas en TiNi, aleaciones con memoria de forma basadas en cobre y aleaciones con memoria de forma basadas en hierro.
El primer informe sobre el efecto de la memoria de forma fue publicado por Chang en 1952. Observaron la reversibilidad de la transición de fase en aleaciones de oro y cadmio. El mismo fenómeno se descubrió más tarde en aleaciones de cobre y zinc, pero no atrajo mucha atención en ese momento. No fue hasta 1962 que Buehler y sus colaboradores observaron un efecto memoria con cambios de forma macroscópicos en aleaciones equiatómicas de TiNi, lo que atrajo la atención de la ciencia y la industria de los materiales. A principios de la década de 1970, también se descubrieron efectos de memoria de forma relacionados con la transformación de martensita en CuZn, CuZnAl, CuAlNi y otras aleaciones.
En las últimas décadas, la investigación sobre aleaciones con memoria de forma se ha convertido gradualmente en un tema importante en las conferencias internacionales de cambio de fase y conferencias de materiales, y se han celebrado muchos simposios para enriquecer y mejorar continuamente la teoría de la transformación de fase martensítica. Con la profundización de la investigación teórica, se han logrado grandes avances en la investigación de aplicaciones de aleaciones con memoria de forma, y su rango de aplicación cubre muchos campos como maquinaria, electrónica, industria química, aeroespacial, energía y atención médica.
Las aplicaciones específicas de las aleaciones con memoria de forma son las siguientes.
Aplicaciones industriales:
(1) Recuperación de forma unidireccional mediante efecto de memoria de forma unidireccional. Como juntas de tuberías, antenas, collarines, etc.
(2) Recuperación de memoria bidireccional exógena. Es decir, el efecto de memoria de forma unidireccional se utiliza para realizar acciones repetidas a medida que la temperatura sube y baja con la ayuda de fuerzas externas, como componentes térmicos, robots, terminales, etc.
(3) Recuperación de memoria bidireccional endógena. Es decir, el efecto memoria bidireccional se utiliza para realizar acciones repetidas a medida que la temperatura sube y baja, como motores térmicos, componentes térmicos, etc. Sin embargo, la memoria de este tipo de aplicaciones se deteriora rápidamente, tiene poca confiabilidad y no se usa comúnmente.
(4) Aplicación de super elasticidad. Como resortes, terminales, monturas de gafas, etc.
Aplicaciones médicas:
La aleación de TiNi tiene buena biocompatibilidad y hay muchos ejemplos médicos que utilizan su efecto de memoria de forma y superelasticidad. Por ejemplo, filtros de trombo, varillas ortopédicas espinales, alambres ortopédicos dentales, clips para aneurismas, placas óseas, agujas intramedulares, articulaciones artificiales, píldoras anticonceptivas, componentes de reparación cardíaca, microbombas para riñones artificiales, etc.
Perspectivas de aplicación de la alta tecnología:
El siglo XX es la era de la mecatrónica. El controlador de circuito integrado de sensor es el sistema de control mecatrónico más típico, pero es complejo y grande. Los materiales con memoria de forma tienen funciones duales de detección y conducción, y pueden realizar miniaturización e inteligencia de sistemas de control, como robots holográficos, manipuladores ultramicro de nivel milimétrico, etc. El siglo XXI será la era de la electrónica de materiales. Los robots de aleación con memoria de forma no se ven afectados por ninguna condición ambiental excepto la temperatura, y se espera que demuestren su talento en campos de alta tecnología como reactores, aceleradores y laboratorios espaciales.
Aleación con memoria Hablando de aleaciones, por supuesto tenemos que hablar de la aleación con memoria más interesante. Fue un descubrimiento accidental que el metal tiene memoria. A principios de la década de 1960, un equipo de investigación de la Marina de los EE. UU. trajo del almacén alambre de aleación de NiTi para realizar experimentos. Descubrieron que estos alambres de aleación estaban torcidos y eran incómodos de usar, por lo que los enderezaron uno por uno. Durante el experimento ocurrió un extraño fenómeno. Descubrieron que cuando la temperatura aumentaba hasta cierto valor, estos alambres de aleación de NiTi enderezados volvían repentinamente a su estado doblado original. Observaron los detalles y realizaron repetidos experimentos, y los resultados confirmaron que estos cables realmente existían. "Memoria"
Este descubrimiento realizado por el Instituto de Investigaciones Navales de Estados Unidos despertó un gran interés en la comunidad científica, y un gran número de científicos realizaron investigaciones en profundidad al respecto. Se descubrió que las aleaciones de cobre-zinc, aleaciones de cobre-aluminio-níquel, aleaciones de cobre-molibdeno-níquel y aleaciones de cobre-oro-zinc también tienen esta peculiar capacidad. Se puede cambiar la forma de estas aleaciones según se desee dentro de ciertos límites. A una determinada temperatura, volverán automáticamente a su forma original, y este "cambio-recuperación" se puede repetir muchas veces. No importa cómo cambien, siempre podrán recordar la forma que tenían en ese momento. A esta temperatura, reproducen exactamente su forma original. La gente llama a este fenómeno efecto de memoria de forma, y los metales con este efecto de memoria de forma se denominan aleaciones con memoria de forma, o aleaciones con memoria de forma, para abreviar.
¿Por qué estas aleaciones tienen este efecto de memoria de forma? ¿Cómo recuerdan quiénes son? Es difícil explicar este efecto de memoria de las aleaciones utilizando la teoría general de enlaces metálicos y la teoría de los electrones libres. Las aleaciones con memoria pueden volver a su forma original a una determinada temperatura, lo que constituye un excelente ejemplo del movimiento de los electrones fuera del núcleo, movimiento que cambia con la temperatura.
Precisamente porque la aleación se forma fundiendo entre sí a altas temperaturas, y porque se excluyen los elementos estructurales del metal líquido, los elementos estructurales de este elemento se distribuyen uniformemente con los elementos estructurales de otro metal. de. Después de la solidificación, su microestructura es una disposición ordenada de diferentes elementos estructurales en proporción, y la fuerza electromagnética es la principal fuerza cohesiva de los objetos de aleación.
La fuerza electromagnética se forma por el movimiento de estados de valencia y electrones. La velocidad de movimiento de los electrones cambia con las condiciones de temperatura, por lo que la fuerza electromagnética (tamaño, dirección, punto de acción) en un objeto también cambia con la temperatura. condiciones. . Por lo tanto, la fuerza interna de un objeto metálico cambia con las condiciones de temperatura, pero estos cambios no son obvios dentro de un rango de diferencia de temperatura pequeño y solo aparecerán cuando la temperatura cambie significativamente (unos pocos cientos de grados Celsius).
Generalmente, los metales pueden sufrir deformaciones plásticas después de ser sometidos a tensión. Por ejemplo, cuando se dobla un cable, la fuerza electromagnética se ve interferida por fuerzas externas en la posición de flexión, provocando un ligero ajuste en el precio de la fuerza electromagnética y el plano de carrera de los electrones, completando una deformación plástica.
Debido a que diferentes tipos de elementos estructurales se mezclan uniformemente entre sí, aunque el tamaño y la fuerza electromagnética de los elementos estructurales son diferentes, cada uno acelera su propio precio y operación, y son adyacentes entre sí en un cierto temperatura. Después de recibir una fuerza externa, la fuerza electromagnética es perturbada por la fuerza externa y el plano de movimiento de los electrones de valencia se ajusta ligeramente, lo que provoca que el objeto sufra deformación plástica. En esta deformación plástica el movimiento de los electrones de valencia parcialmente ajustado no se alarga. Cuando las condiciones de temperatura cambian, el precio y la velocidad de los electrones también cambian. Cuando la temperatura vuelve a la condición de estiramiento seguro de fase (temperatura de transición), los electrones no estirados y los electrones inmediatamente regresan a la velocidad en ese momento, y la fuerza electromagnética cambia en consecuencia, lo que hace que los precios y movimientos de los elementos estructurales adyacentes también sigan. Ajuste y devuelva todo al estado estirado original, para que todo el objeto también vuelva a su estado original. Este es el proceso de memoria de la aleación de memoria.
De hecho, la memoria del metal se descubrió hace mucho tiempo: dobla un alambre recto en ángulo recto (90°) y, una vez que lo sueltas, se recuperará un poco, formando un ángulo. mayor a 90°. Para enderezar un cable doblado, debes doblarlo 180 grados lo suficiente para volver a una línea recta antes de soltarlo. Esto es excesivo en el idioma chino. Otra aleación con mejor memoria son los resortes. (Este es un resorte de acero y el acero es una aleación de hierro y carbono). El resorte recuerda su forma. Cuando se elimina la fuerza externa, inmediatamente vuelve a su apariencia original, pero la temperatura de memoria del resorte es muy amplia, a diferencia de la aleación con memoria que tiene una temperatura de transición específica, por lo que tiene algunas funciones especiales.
Utilizando la función de deformación de la aleación con memoria a temperaturas específicas, se pueden realizar varios dispositivos de control de temperatura, circuitos de control de temperatura, válvulas de control de temperatura y conexiones de tuberías de control de temperatura. La gente usa aleación con memoria para fabricar bocas de incendio automáticas: cuando la temperatura del fuego aumenta, la aleación con memoria se deforma, lo que hace que la válvula se abra y rocíe agua para extinguir el fuego. Realice buenas conexiones entre las piezas mecánicas y las tuberías. Utilice una aleación con memoria para la interfaz de reabastecimiento de combustible en vuelo de la aeronave. Después de atar las dos mangas de aceite del motor, use calefacción eléctrica para cambiar la temperatura para deformar la aleación con memoria en la interfaz y hacer que la interfaz gotee. (aceite) herméticamente. La antena autoexpandible de la estación espacial cubre un área de varios cientos de metros cuadrados. Primero, haga una antena paraboloide o plana de gran superficie en el suelo, dóblela en forma de bola y llévela al espacio con una nave espacial. Cuando la temperatura cambia, se autoexpandirá hasta alcanzar su gran superficie y forma originales.
En la actualidad, existen docenas de aleaciones con memoria que se utilizan en la aviación, el ejército, la industria, la agricultura, la medicina y otros campos, y la tendencia de desarrollo es muy impresionante. Logrará grandes resultados y beneficiará a la humanidad.
Hasta el momento, existen más de una docena de sistemas de aleación de memoria. Incluyendo Au-Cd, Ag-Cd, Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Si, Cu-Zn-Ga, In-Ti, Au-Cu-Zn, NiAl, Fe -Pt, Ti-Ni y ti-pt.
Aplicaciones de las aleaciones con memoria
Las aleaciones con memoria son ampliamente utilizadas. Por ejemplo, en la medicina esperan pasadores y accesorios de fijación mecánica, soldadura de alarmas contra incendios, conectores y circuitos integrados en instrumentos y equipos electrónicos, válvulas cardíacas artificiales, bastones de masaje, craneoplastia, ortodoncia y cirugía de reconstrucción de la mandíbula. También desempeñará un papel mágico en los satélites de comunicaciones, televisores en color, termostatos y juguetes, y también se convertirá en un nuevo material para la navegación moderna, la aviación, la industria aeroespacial, el transporte, los textiles y otros frentes.
Las aleaciones con memoria se han utilizado en combinaciones de tuberías y controles automáticos. Los casquillos fabricados con aleaciones con memoria pueden sustituir a la soldadura. El método consiste en expandir completamente el interior del extremo de la tubería en aproximadamente 4 grados a baja temperatura y luego ensamblarlos durante el ensamblaje. Una vez calentada, la funda se contrae hasta recuperar su forma original y forma una unión apretada.
Hay 6.543.800 juntas de este tipo utilizadas en el sistema hidráulico de los aviones de la Marina de los EE. UU. y no ha habido fugas de aceite ni daños durante muchos años. Es muy conveniente utilizar accesorios de aleación con memoria para reparar tuberías dañadas en barcos y campos petroleros submarinos. En algunas partes inconvenientes, los pasadores están hechos de aleación con memoria, se colocan en los orificios y se calientan, y las colas se curvan automáticamente de forma individual para formar un componente de un solo lado.
La aleación con memoria es especialmente adecuada para maquinaria termodinámica y control automático de temperatura constante. Está convertido en un brazo de apertura y cierre automático a temperatura normal, que puede abrir la ventana de ventilación en días soleados y cerrarla automáticamente por la noche cuando baja la temperatura ambiente. También hay muchos diseños de motores térmicos de aleación con memoria que pueden funcionar entre dos medios con pequeñas diferencias de temperatura, abriendo nuevas formas para la utilización del agua de refrigeración industrial, el calor residual de los reactores nucleares, las diferencias de temperatura del océano y la energía solar. Un problema común ahora es que la eficiencia es baja, solo 4 ~ 6, y es necesario mejorarla aún más.
Las aplicaciones médicas de las aleaciones con memoria también son muy llamativas. Por ejemplo, una placa ósea utilizada para un hueso roto no solo mantiene dos huesos rotos en su lugar, sino que también crea una fuerza de compresión durante el proceso de restauración, lo que obliga a los huesos rotos a unirse. Los alambres de ortodoncia, los clips largos para ligar aneurismas cerebrales y conductos deferentes y los stents para enderezar la columna se activan con la temperatura corporal después de ser implantados en el cuerpo humano. El filtro de trombo también es un nuevo producto de aleación con memoria. Cuando el filtro enderezado se implanta en una vena, gradualmente vuelve a formar una red que impide que el 95% de los coágulos de sangre viajen al corazón y los pulmones.
El corazón artificial es un órgano con una estructura más compleja. Las fibras musculares hechas de aleación con memoria pueden imitar el movimiento de contracción del ventrículo cooperando con la membrana elástica del ventrículo. El bombeo ya ha sido exitoso.
Dado que la aleación con memoria es una "aleación viva", se pueden diseñar varios dispositivos de control automático utilizando sus cambios de forma a una determinada temperatura, y sus campos de aplicación se expanden constantemente.
Las aleaciones con memoria de forma se utilizaron por primera vez en uniones y sujetadores de tuberías. Utilice una aleación con memoria de forma para mecanizar un manguito con un diámetro interior 4 veces más pequeño que el diámetro exterior de la tubería a conectar y luego expanda el manguito aproximadamente 8 veces a la temperatura del nitrógeno líquido. Al ensamblar, saque el manguito del nitrógeno líquido e insértelo en el tubo a conectar desde ambos extremos. Cuando la temperatura sube a lo normal, la funda se encoge para formar un sello hermético. Este método de conexión puede evitar fugas mediante contacto cercano, lo cual es muy superior a la soldadura. Es especialmente adecuado para situaciones peligrosas como la aviación, la industria aeroespacial, la industria nuclear y los oleoductos submarinos.
La aplicación más prometedora de las aleaciones con memoria es en el campo de la tecnología aeroespacial. El 20 de julio de 1969, el módulo lunar Apolo 11 aterrizó en la luna, haciendo realidad el sueño del primer alunizaje. Después de que los astronautas aterrizan en la luna, colocan una antena hemisférica con un diámetro de varios metros en la luna para enviar y recibir información a la Tierra. Se colocó una antena de varios metros de tamaño en un pequeño módulo lunar y se envió al espacio. La antena estaba hecha de una aleación con memoria que se acababa de inventar en ese momento. Está hecho de un material de aleación con memoria extremadamente delgado de acuerdo con requisitos predeterminados en circunstancias normales, y luego se enfría y se prensa hasta formar una bola y se coloca en el módulo lunar para llevarlo al cielo. Después de ser colocado en la superficie lunar, la temperatura aumenta bajo la luz del sol. Cuando alcanza su temperatura de transición, la antena "recuerda" su apariencia original, transformándose en un hemisferio gigante.
Actualmente, el efecto de memoria de forma y la superelasticidad han sido ampliamente utilizados en diversos campos de la medicina y de la vida. Por ejemplo, podemos fabricar filtros de trombos, varillas ortopédicas para la columna, placas óseas, articulaciones artificiales, sujetadores femeninos, corazones artificiales, etc. Y puede ser ampliamente utilizado en varios dispositivos de control automático. Las películas y filamentos con memoria de forma podrían convertirse en materiales ideales para futuros manipuladores y robots ultrapequeños. En particular, su peso ligero, alta resistencia y resistencia a la corrosión lo hacen popular en diversos campos.
Productos de aleación con memoria
1. Stent de expansión del tracto urinario inferior de aleación con memoria de forma de titanio y níquel
2. 3. Aplicación de la aleación con memoria como material antifalsificación
4. Varilla ortopédica de aleación con memoria de alta resistencia
5. Stent intratubular de pared delgada de aleación con memoria
6. Copa de sujetador súper elástica de aleación con memoria de forma
7. Stent esofágico de aleación con memoria
8. Cuerpo vertebral humano de aleación con memoria
9. marca antifalsificación
10. Clavo de aleación de memoria cortical unilateral
11. Un conector de compresión envolvente de aleación de memoria desmontable
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13. Varilla espinal de aleación con memoria
14. Termostato de aleación con memoria de forma
15. Dispositivo de accionamiento telescópico de detección de temperatura con resorte de aleación con memoria /p>
Pintura