آلیاژ‌های که شکل اولیه خود را به یاد می‌آورند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، آلیاژ‌های حافظه دار موادی هستند که می‌توانند خم شوند یا تغییر شکل دهند و هنگامی که به آن‌ها گرما داده شود به شکل اصلی خود باز می‌گردند. درحالیکه مردم بیشتر با مواد غیرقابل شکست فرم‌های عینک آشنا هستند، این آلیاژ‌ها در میراگرا‌های لرزشی، محرک‌ها و حسگر‌هایی در کاربرد‌های فناوری پیشرفته مانند هوافضا، صنایع خودرو، وسایل پزشکی و مهندسی عمران استفاده می‌شود.

سیستم‌های پمپاژ گرما یکی دیگر از کاربرد‌های بالقوه برای آلیاژ‌های حافظه دار است و از اثر الاستوکالوریکی آن‌ها استفاده می‌کنند که یک اثر خنک کننده دارد. این اثر خنک کنند زمانی اتفاق می‌افتد که آلیاژ به صورت چرخشی توسط نیرو‌های مکانیکی، اتفاق می‌افتد.

 

دانشمندان آزمایشگاه ایمز فکر می‌کنند که این سیستم پمپاژ گرمایی طوری طراحی شده که میتواند منجر به سیستم‌های HVAC و سرمایشی سبزتر و با کارآیی بهتر نسبت به مدل‌های گازی فشرده کنونی می‌شود.

برای این کاربرد، آلیاژ‌های حافظه دار باید شکل اصلی خود را دقیقا، برای طولانی مدت و طی چرخه‌های بسیار به خاطر بسپارند. لین ژو، دانشمند گفت: «استفاده از شکل‌های آلیاژحافظه دار (SMA) وابسته به انتقال فاز مارتنزیتی است که بار‌ها گرما را ایده آل و بدون از بین رفتن چرخه گرما انتقال میدهند. برای درک اینکه چرا گرما از دست می‌رود و راه‌هایی برای بهبود SMA در دنیای واقعی، باید به ساختار این مواد توجه کنیم.

محققان دو SMA مبتنی بر مس را با همان ترکیب، اما ساختاری متفاوت مقایسه کردند. بعد از حرارت دادن، نمونه‌ها با سرعت‌های مختلفی سرد شدند. سپس هر دو نمونه در داخل میکروسکوپ‌های انتقال الکترونی (TEM) گرم شدند تا دانشمندان بتوانند انتقال فاز مارتنزیتی را در زمان واقعی مشاهده کنند.

نمونه‌ای که سریعتر خنک شده نسبت به نمونه‌ای که آرام خنک شده «حافظه» بهتری دارد. محققان این مسئله را به شکل گیری نقاط نیکلی که در نمونه‌ای با سرد شدن آهسته ظاهر می‌شوند، نسبت داده اند. این نقاط می‌توانند راه تغییر فاز را تغییر داده و بر عملکرد آلیاژ تاثیر منفی داشته باشند.

ژو گفت: «این رسوبات غنی از نیکل ترکیب ماتریس (ماده زمینه) آلیاژ را تغییر می‌دهند و انتقال فاز را سخت‌تر می‌کنند، بنابراین حلقه انرژی اطمینان کمتری دارد. این نوع بینش است که به ما در ساخت SMA‌های بهتر کمک می‌کند.»