آلیاژ های حافظه دار یا SMA ها (Shape-memory alloy) در سال های اخیر در طیف گسترده ای از تجارت به دلیل ویژگی های منحصر به فرد آنها، توجه و علاقه خاصی را به خود جلب کرده اند. به این مواد حافظه دار گفته می شود، به این علت که آلیاژ های حافظه دار موادی می باشند که می توانند در دمای پایین تغییر شکل داده و شکل اولیه خود را پس از گرم شدن بازیابی نمایند. مرکز تحقیقات گلن در حال کار بر روی تولید آلیاژ های جدیدی می باشد که می تواند تا حدود ۳۰۰ درجه سانتیگراد دما را تحمل کنند. علاوه بر این، ناسا در زمینه حمایت از انواع تکنولوژی کار می کند که کاربرد آلیاژهای حافظه دار را برای سازه های سازگار ارتقاء می دهد. آلیاژ حافظه دار توانایی حفظ فرم قبلی خود را دارد و در معرض محرک های خاصی مانند تغییرات ترمومکانیک یا مغناطیسی مقاومت می کند.
این توسعه تجاری توسط مطالعات تحقیقاتی بنیادی و کاربردی پشتیبانی شده است. این کار بررسی زمانبندی تجربیات و تحقیقات اخیر SMA را با بیش از ۱۰۰ اختراع نوظهور مدرن ارائه می دهد؛ که در برابر دامنه های تجاری مربوطه طبقه بندی شده و با توجه به اهداف طراحی مربوط به این حوزه ها (به خصوص خودرو، هوا فضا، روباتیک و زیست پزشکی) طبقه بندی گردیده است. اگر چه این کار بررسی گسترده ای از SMA ها را ارائه می دهد، دیگر دسته های مواد حافظه دار نیز مورد بحث قرار می گیرند.
SMA ها برای نیروی زیاد و عملیات واکنش با فرکانس پایین مناسب می باشند. مثالی کاربردی که در حال حاضر در حال توسعه است، SMA را برای جایگزینی سیستم راه اندازی سنتی موتور - گیربکس با صرفه جویی قابل توجهی در وزن برگزیده اند.
تاریخچه آلیاژ حافظه دار
اولین آلیاژ حافظه دار در دهه ۱۹۳۰ میلادی توسط شیمی دان سوئدی Arne Olander در یک آلیاژ طلا-کادمیوم کشف شد. اما آلیاژهای حافظه دار (همچنین سیم ها، فلزات حافظه دار و فلزات هوشمند) تنها در اوایل دهه ۱۹۶۰ محبوبیت پیدا کردند. چندین دهه بعد، آلیاژهای حافظه دار انتخابی محبوب برای انواع تجهیزات پزشکی و بهداشتی شدند، از جمله ایمپلنت های دندانی ، ابزار جراحی و فریم های عینک که تحت نام های تجاری مانند Flexon فروخته می شدند. بر خلاف پلاستیک، فلزات و آلیاژهای سنتی، آلیاژهای حافظه دار قوی، انعطاف پذیر، آسان برای استریل کردن و همچنین مقاوم در برابر خوردگی هستند. به لحاظ سبک، سختی و قابلیت کار کردن در دماهای بالا، آنها همچنین به طور گسترده ای در اجزای هوافضا در مواردی مانند موشک های فضایی و پروب های فضایی استفاده می شوند.
کاربرد آلیاژ حافظه دار
آلیاژ حافظه دار در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی و پوششی صنایع مختلف استفاده می شود. آنها را می توان در کاربردهای زیستی مهندسی مانند سیم ارتودنسی و ترمیم استخوان های شکسته با استفاده از صفحات فلزی و وسایل پزشکی که با استفاده از آنها رگ های مسدود شده باز می شود، استفاده نمود. این مواد بسیار ایده آل می باشند، چون می توانند شکل خود را حتی در محیط گرم نگه دارند.
روباتیک آلیاژ حافظه دار
روباتیک یکی دیگر از برنامه های سریع در حال رشد می باشد.در پاره ای در موارد نیاز به طراحی روبات های غیر معمول برای رسیدن به مکان هایی که روبات های معمولی نمی توانند به آن دسترسی داشته باشند، وجود دارد. به عنوان مثاال ممکن است نیاز به انفجار در فضا در یک موشک فضایی فوق العاده فشرده باشد. با در نظر داشتن این موضوع، مهندسین در حال طراحی روبات هایی با استفاده از آلیاژ حافظه دار می باشند. یک جریان الکتریکی از طریق قطعات حافظه دار، آنها را به اندازه کافی گرم می کند تا به شکل دائمی خود برگردند.
عمران
استفاده دیگر از آلیاژ حافظه دار در مهندسی عمران است. به عنوان مثال، در سازه های پل استفاده می شوند. آلیاژ حافظه دار می تواند ارتعاشات را کاهش دهد. از این ویژگی در مهار ارتعاش نیز در وسایل نقلیه پرتاب و موتورهای جت استفاده شده است.
استفاده دیگر از آلیاژ حافظه دار ممکن است در ساختمان های مدرن باشد که با شرایط لرزه ای طراحی نشده اند. در اینجا، توانایی آلیاژ حافظه دار برای تغییر شکل های بزرگ با کم بودن مقدار فشار باقی مانده و همچنین توانایی تغییر شکل برگشت پذیر با استفاده از هیسترزیس استفاده می شود.
هوا فضا
آلیاژ حافظه دار همچنین می تواند به دلیل توانایی تغییر شکل بالقوه در هواپیما و وسایل نقلیه فضا به عنوان محرک ها مورد استفاده قرار گیرند، زیرا سبک تر بوده و می توانند به صرفه جویی در مصرف انرژی در مقایسه با موتورهای بزرگ مکانیکی کمک کنند. ناسا از سیلندر نیکل تیتانیم، آلیاژ حافظه دار را که در قسمت بالایی بال های هواپیما در طول پرواز استفاده می شود، رونمایی نموده است. این تغییر در زاویه بال های هواپیما با توجه به باد و آشفتگی باعث کاهش مصرف انرژی می شود.
در آخرین کشف، محققین دمای کار آلیاژ حافظه دار را از حدود ۴۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد افزایش داده اند. آنها این ترکیب را با ترکیب چهار فلز برای تشکیل آلیاژ حافظه دار به دست آوردند. کاربرد بالقوه آلیاژ حافظه دار با دمای بالا می تواند در کاهش صدای هواپیما در هنگام ورود به فرودگاه باشد. آلیاژ حافظه دار می تواند به طور خودکار اندازه نازل های خروجی را بسته به درجه حرارت های مختلف در طی مراحل مختلف پرواز تغییر دهد.
اگر چه در حال حاضر تعداد زیادی از برنامه های کاربردی برای آلیاژ های حافظه دار وجود دارد، آلیاژهای جدیدی با خواص مختلف کشف می شوند و به نظر می رسد می توان از این مواد در آینده در زمینه های متفاوتی استفاده نمود.
منبع: بازار فلز