سبيكة ذاكرة الشكل

الموسوعة الحرة

في علم المعادن ، تُعرف سبيكة الذاكرة الشكلية ( SMA ) بأنها سبيكة قابلة للتشكيل عند تبريدها، ولكنها تعود إلى شكلها الأصلي ("المُخزّن") عند تسخينها. وتُعرف أيضاً بأسماء أخرى مثل معدن الذاكرة ، وسبيكة الذاكرة ، والمعدن الذكي ، والسبيكة الذكية ، وسلك العضلات . ويمكن تعديل "الشكل المُخزّن" بتثبيت الشكل المطلوب وإخضاعه لمعالجة حرارية ، فعلى سبيل المثال، يمكن تعليم سلك أن يحفظ شكل زنبرك لولبي .

تُعدّ الأجزاء المصنوعة من سبائك الذاكرة الشكلية بدائل خفيفة الوزن وصلبة للمشغلات التقليدية مثل الأنظمة الهيدروليكية والهوائية والميكانيكية . كما يمكن استخدامها لصنع وصلات محكمة الإغلاق في الأنابيب المعدنية، ويمكنها أيضًا أن تحل محل حلقة مغلقة من المستشعر والمشغل للتحكم في درجة حرارة الماء من خلال تنظيم نسبة تدفق الماء الساخن والبارد.

ملخص

أكثر سبائك الذاكرة الشكلية شيوعًا هما سبيكة النحاس - الألومنيوم - النيكل وسبيكة النيكل - التيتانيوم ( NiTi )، ولكن يمكن أيضًا تصنيع سبائك الذاكرة الشكلية عن طريق إضافة الزنك والنحاس والذهب والحديد . على الرغم من أن سبائك الذاكرة الشكلية القائمة على الحديد والنحاس، مثل Fe - Mn-Si وCu-Zn-Al وCu-Al-Ni، متوفرة تجاريًا وأرخص من NiTi، إلا أن سبائك NiTi تُفضل في معظم التطبيقات نظرًا لاستقرارها وسهولة استخدامها [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]، فضلًا عن أدائها الحراري الميكانيكي المتميز [ 4 ] . يمكن أن توجد سبائك الذاكرة الشكلية في طورين مختلفين، بثلاثة هياكل بلورية مختلفة (أي المارتنسيت التوأمي، والمارتنسيت غير التوأمي، والأوستنيت) وستة تحولات محتملة [ 5 ] [ 6 ] . يخضع السلوك الحراري الميكانيكي لسبائك الذاكرة الشكلية لتحول طوري بين الأوستنيت والمارتنسيت.

تتحول سبائك النيكل والتيتانيوم من الأوستنيت إلى المارتنسيت عند التبريد بدءًا من درجة حرارة أقل من M<sub> s </sub>؛ وM <sub>f</sub> هي درجة الحرارة التي يكتمل عندها التحول إلى المارتنسيت عند التبريد. وبناءً على ذلك، أثناء التسخين، تمثل A <sub>s</sub> و A<sub> f</sub> درجتي الحرارة اللتين يبدأ عندهما التحول من المارتنسيت إلى الأوستنيت وينتهي عندهما.

يؤدي تطبيق حمل ميكانيكي على المارتنسيت إلى إعادة توجيه البلورات، وهي عملية تُعرف باسم "إزالة التوأمة"، مما ينتج عنه تشوه لا يُستعاد (لا يُحتفظ به) بعد إزالة الحمل الميكانيكي. تبدأ عملية إزالة التوأمة عند إجهاد معين σs وتنتهي عند σf ، حيث يستمر المارتنسيت بعد ذلك في إظهار سلوك مرن فقط (طالما أن الحمل أقل من إجهاد الخضوع). يُستعاد التشوه المُحتفظ به من إزالة التوأمة بعد التسخين إلى الأوستنيت.

يمكن أن يحدث التحول الطوري من الأوستنيت إلى المارتنسيت عند درجة حرارة ثابتة بتطبيق حمل ميكانيكي يتجاوز مستوى معين. وينعكس هذا التحول عند إزالة الحمل.

في هذا الشكل، يمثل المحور الرأسي نسبة المارتنسيت. ويؤدي الفرق بين انتقال التسخين وانتقال التبريد إلى ظاهرة التخلف المغناطيسي ، حيث تُفقد بعض الطاقة الميكانيكية خلال هذه العملية. ويعتمد شكل المنحنى على خصائص مادة سبيكة الذاكرة الشكلية، مثل تركيب السبيكة [ 7 ] ومعامل التصلب بالتشكيل [ 8 ] .

تأثير الذاكرة الشكلية

يوضح هذا الرسم المتحرك تأثير ذاكرة الشكل بالكامل:
  1. التبريد من الأوستنيت إلى المارتنسيت (المتوأم)، والذي يحدث إما في بداية عمر سبائك الذاكرة الشكلية أو في نهاية دورة حرارية.
  2. تطبيق إجهاد لإزالة التوأمة في المارتنسيت.
  3. تسخين المارتنسيت لإعادة تشكيل الأوستنيت، واستعادة الشكل الأصلي.
  4. تبريد الأوستنيت مرة أخرى إلى مارتنسيت توأمي.

تحدث ظاهرة الذاكرة الشكلية (SME) [ 9 ] نتيجةً لتحول طوري ناتج عن تغير درجة الحرارة، مما يؤدي إلى عكس التشوه، كما هو موضح في منحنى التخلف المغناطيسي السابق. عادةً ما يكون الطور المارتنسيتي أحادي الميل أو معينيًا قائمًا (B19' أو B19 ). ولأن هذه البنى البلورية لا تحتوي على أنظمة انزلاق كافية لتسهيل حركة الانخلاعات، فإنها تتشوه عن طريق التوأمة - أو بالأحرى، عن طريق فك التوأمة. [ 10 ]

يُفضَّل المارتنسيت من الناحية الديناميكية الحرارية عند درجات الحرارة المنخفضة، بينما يُفضَّل الأوستنيت (المكعب B2 ) عند درجات الحرارة المرتفعة. ونظرًا لاختلاف أحجام الشبكة البلورية والتناظر بين هذين البنيتين، فإن تبريد الأوستنيت إلى مارتنسيت يُولِّد طاقة إجهاد داخلية في الطور المارتنسيتي. ولتقليل هذه الطاقة، يُشكِّل الطور المارتنسيتي العديد من التوائم - وهذا ما يُسمى "التوأمة ذاتية التكيف" وهي النسخة التوأمية من الانخلاعات الضرورية هندسيًا . ولأن سبيكة الذاكرة الشكلية تُصنَّع عند درجة حرارة مرتفعة، وعادةً ما تُصمَّم بحيث يكون الطور المارتنسيتي هو السائد عند درجة حرارة التشغيل للاستفادة من تأثير الذاكرة الشكلية، فإن سبائك الذاكرة الشكلية "تبدأ" بتوأمة عالية. [ 11 ]

عند تحميل المارتنسيت، توفر هذه التوائم ذاتية التكيف مسارًا سهلاً للتشوه. تعمل الإجهادات المطبقة على إزالة توائم المارتنسيت، لكن جميع الذرات تبقى في نفس الموضع بالنسبة للذرات المجاورة - لا تنكسر الروابط الذرية ولا تتشكل من جديد (كما يحدث عند حركة الانخلاعات). وبالتالي، عند رفع درجة الحرارة وتفضيل الأوستنيت من الناحية الديناميكية الحرارية، تعيد جميع الذرات ترتيب نفسها إلى بنية B2، والتي تصادف أنها بنفس الشكل العياني لشكل B19' قبل التشوه. [ 12 ] يحدث هذا التحول الطوري بسرعة فائقة، وهو ما يمنح سبائك الذاكرة الشكلية خاصية "الفرقعة" المميزة.

قد يؤدي الاستخدام المتكرر لتأثير ذاكرة الشكل إلى تغيير في درجات حرارة التحول المميزة (يُعرف هذا التأثير بالإجهاد الوظيفي، لارتباطه الوثيق بتغير الخصائص الميكروية والوظيفية للمادة). [ 13 ] تُسمى درجة الحرارة القصوى التي لا يمكن عندها إحداث إجهاد في سبائك الذاكرة الشكلية M<sub> d</sub> ، حيث تتشوه هذه السبائك بشكل دائم. [ 14 ]

الذاكرة الشكلية أحادية الاتجاه مقابل الذاكرة الشكلية ثنائية الاتجاه

تتميز سبائك الذاكرة الشكلية بتأثيرات ذاكرة شكلية مختلفة. التأثيران الأكثر شيوعًا هما الذاكرة الشكلية أحادية الاتجاه والذاكرة الشكلية ثنائية الاتجاه. يوضح الشكل التخطيطي أدناه هذه التأثيرات. الإجراءات متشابهة جدًا: تبدأ من المارتنسيت، ثم تُحدث تشوهًا، ثم تُسخن العينة، ثم تُبرد مرة أخرى.

تأثير الذاكرة أحادي الاتجاه

عندما تكون سبيكة الذاكرة الشكلية في حالتها الباردة (أقل من درجة حرارة التحول )، يمكن ثني المعدن أو مده، ويحتفظ بتلك الأشكال حتى يتم تسخينه فوق درجة حرارة التحول. عند التسخين، يعود الشكل إلى حالته الأصلية. وعندما يبرد المعدن مرة أخرى، فإنه يحتفظ بالشكل نفسه، إلى أن يتم تشويهه مجدداً.

في ظل تأثير الاتجاه الواحد، لا يُحدث التبريد من درجات حرارة عالية تغييرًا ملحوظًا في الشكل. بل يتطلب الأمر تشوهًا للحصول على الشكل المطلوب عند درجات الحرارة المنخفضة. عند التسخين، يبدأ التحول عند درجة حرارة s ويكتمل عند درجة حرارة f (عادةً من 2 إلى 20  درجة مئوية أو أعلى، اعتمادًا على السبيكة أو ظروف التحميل). تُحدد درجة حرارة s بنوع السبيكة وتركيبها، ويمكن أن تتراوح بين-150  درجة مئوية و200  درجة مئوية .

تأثير ثنائي الاتجاه

تُعرف ظاهرة الذاكرة الشكلية ثنائية الاتجاه بأنها قدرة المادة على الاحتفاظ بشكلين مختلفين: أحدهما عند درجات الحرارة المنخفضة، والآخر عند درجات الحرارة المرتفعة. وتُسمى المادة التي تُظهر هذه الظاهرة أثناء التسخين والتبريد بالمادة ذات الذاكرة الشكلية ثنائية الاتجاه. ويمكن الحصول على هذه الظاهرة دون تطبيق قوة خارجية (التأثير ثنائي الاتجاه الذاتي). ويكمن سبب اختلاف سلوك المادة في هاتين الحالتين في عملية التدريب. فالتدريب يعني قدرة الذاكرة الشكلية على "تعلم" سلوك معين. في الظروف العادية، "تتذكر" سبيكة الذاكرة الشكلية شكلها عند درجات الحرارة المنخفضة، ولكن عند تسخينها لاستعادة شكلها عند درجات الحرارة المرتفعة، "تنسى" هذا الشكل فورًا. ومع ذلك، يمكن "تدريبها" على "تذكر" ترك بعض آثار حالة التشوه عند درجات الحرارة المنخفضة في مراحل درجات الحرارة المرتفعة. وتتمثل إحدى طرق تدريب سبيكة الذاكرة الشكلية في تطبيق حمل حراري دوري تحت مجال إجهاد ثابت . خلال هذه العملية، تُستحدث عيوب داخلية في البنية المجهرية، مما يُولّد إجهادات داخلية دائمة تُسهّل توجيه بلورات المارتنسيت. [ 15 ] لذلك، عند تبريد سبيكة ذاكرة الشكل المُشكّلة في الطور الأوستنيتي دون إجهاد مُطبّق، يتشكّل المارتنسيت مُفكّكًا بفعل الإجهادات الداخلية، مما يؤدي إلى تغيير شكل المادة. وعند تسخين سبيكة ذاكرة الشكل مرة أخرى إلى الأوستنيت، تستعيد شكلها الأصلي.

هناك عدة طرق للقيام بذلك. [ 16 ] الجسم المُشكَّل والمُدرَّب الذي يتم تسخينه إلى ما بعد نقطة معينة سيفقد تأثير الذاكرة ثنائية الاتجاه.

المرونة الزائفة

تُظهر سبائك الذاكرة الشكلية ظاهرة تُسمى أحيانًا بالمرونة الفائقة، ولكن من الأدق وصفها بالمرونة الزائفة . تشير "المرونة الفائقة" إلى أن الروابط الذرية بين الذرات تتمدد إلى أقصى حد دون حدوث تشوه لدن. أما المرونة الزائفة، فتُحقق إجهادات كبيرة قابلة للاستعادة مع تشوه دائم ضئيل أو معدوم، ولكنها تعتمد على آليات أكثر تعقيدًا.

رسم متحرك للمرونة الزائفة

تُظهر سبائك الذاكرة الشكلية ثلاثة أنواع على الأقل من المرونة الزائفة. النوعان الأقل دراسة من المرونة الزائفة هما تكوين التوأمة الزائفة والسلوك المطاطي الناتج عن الترتيب قصير المدى. [ 17 ]

عند إجهادات أعلى من إجهاد المارتنسيت (A)، يتحول الأوستنيت إلى مارتنسيت، مما يُحدث إجهادات كلية كبيرة حتى يختفي الأوستنيت تمامًا (C). عند تخفيف الحمل، يعود المارتنسيت إلى طور الأوستنيت عند إجهاد أقل من إجهاد الأوستنيت (D)، وعندها يستعيد المادة إجهادها حتى تصبح أوستنيتية بالكامل، ولا يتبقى سوى القليل من التشوه أو لا يتبقى منه شيء. [ 18 ]

ينشأ التأثير المرن الزائف الرئيسي من تحول طوري ناتج عن الإجهاد. يوضح الشكل على اليمين كيفية حدوث هذه العملية.

هنا، يُطبَّق حملٌ متساوي الحرارة على سبيكة ذاكرة الشكل (SMA) فوق درجة حرارة نهاية تحول الأوستنيت (A<sub> f</sub>) ولكن دون درجة حرارة تشوه المارتنسيت (M<sub>d</sub>). يوضح الشكل أعلاه كيفية حدوث ذلك، من خلال ربط التحول الطوري الناتج عن الإجهاد شبه المرن بالتحول الطوري الناتج عن درجة الحرارة بفعل تأثير ذاكرة الشكل. بالنسبة لنقطة معينة على منحنى A<sub> f </sub> ، يمكن اختيار نقطة على خط M<sub> s</sub>  ذات درجة حرارة أعلى ، طالما أن تلك النقطة M <sub>d</sub> لها أيضًا إجهاد أعلى. تُظهر المادة في البداية سلوكًا مرنًا لدنًا نموذجيًا للمعادن. مع ذلك، بمجرد أن تصل المادة إلى إجهاد المارتنسيت، يتحول الأوستنيت إلى مارتنسيت ويفقد التوأمة. كما ذُكر سابقًا، فإن فقدان التوأمة هذا قابل للانعكاس عند التحول العكسي من المارتنسيت إلى الأوستنيت. في حال تطبيق إجهادات كبيرة، سيبدأ السلوك اللدن، مثل فقدان التوأمة وانزلاق المارتنسيت، في مواقع مثل حدود الحبيبات أو الشوائب. [ 19 ] [ 20 ] إذا تم تخفيف الحمل عن المادة قبل حدوث التشوه اللدن، فإنها ستعود إلى الأوستنيت بمجرد بلوغ إجهاد حرج للأوستنيت (σas ) . ستستعيد المادة تقريبًا كل الانفعال الناتج عن التغير البنيوي، وبالنسبة لبعض سبائك الذاكرة الشكلية، قد يتجاوز هذا الانفعال 10%. [ 21 ] [ 22 ] يوضح منحنى التخلف هذا الشغل المبذول لكل دورة للمادة بين حالتي التشوه الصغير والكبير، وهو أمر بالغ الأهمية للعديد من التطبيقات.

رسم بياني للإجهاد ودرجة الحرارة لخطوط المارتنسيت والأوستنيت في سبيكة ذاكرة الشكل.

في رسم بياني يوضح العلاقة بين الإجهاد ودرجة الحرارة، تتوازي خطوط بداية ونهاية تحول الأوستنيت والمارتنسيت. إن تأثير الذاكرة الشكلية والمرونة الزائفة هما في الواقع جزآن مختلفان من الظاهرة نفسها، كما هو موضح على اليسار.

يكمن مفتاح التشوهات الكبيرة في اختلاف البنية البلورية بين الطورين. يتميز الأوستنيت عمومًا ببنية مكعبة، بينما قد يكون المارتنسيت أحادي الميل أو ببنية أخرى مختلفة عن الطور الأصلي، وعادةً ما تكون ذات تناظر أقل. بالنسبة لمادة مارتنسيتية أحادية الميل مثل النيتينول، يتميز الطور أحادي الميل بتناظر أقل، وهو أمر بالغ الأهمية لأن بعض التوجهات البلورية تستوعب إجهادات أعلى مقارنةً بتوجهات أخرى عند تعرضها لإجهاد مطبق. وبالتالي، تميل المادة إلى تكوين توجهات تزيد من الإجهاد الكلي إلى أقصى حد قبل أي زيادة في الإجهاد المطبق. [ 23 ] إحدى الآليات التي تساعد في هذه العملية هي توأمة طور المارتنسيت. في علم البلورات، حدود التوأمة هي عيب ثنائي الأبعاد تنعكس فيه طبقات الذرات في الشبكة البلورية عبر مستوى الحدود. اعتمادًا على الإجهاد ودرجة الحرارة، تتنافس عمليات التشوه هذه مع التشوه الدائم مثل الانزلاق.

تعتمد قيمة σ ms على عوامل مثل درجة الحرارة وعدد مواقع التبلور. توفر الأسطح البينية والشوائب مواقع عامة لبدء التحول، وإذا كان عددها كبيرًا، فإن ذلك يزيد من قوة دافعة التبلور. [ 24 ] ستكون هناك حاجة إلى قيمة σ ms أصغر من تلك اللازمة للتبلور المتجانس. وبالمثل، فإن زيادة درجة الحرارة تقلل من قوة دافعة تحول الطور، لذا ستكون هناك حاجة إلى قيمة σ ms أكبر . يتضح أنه مع زيادة درجة حرارة تشغيل سبيكة الذاكرة الشكلية، ستكون قيمة σ ms أكبر من مقاومة الخضوع، σ y ، ولن يكون بالإمكان ملاحظة خاصية المرونة الفائقة.

تاريخ

بدأت الخطوات الأولى الموثقة نحو اكتشاف تأثير الذاكرة الشكلية في ثلاثينيات القرن العشرين. فبحسب أوتسوكا ووايمان، اكتشف آرني أولاندر السلوك شبه المرن لسبيكة الذهب والكادميوم عام ١٩٣٢. ولاحظ غرينينغر وموراديان (١٩٣٨) تكوّن واختفاء طور المارتنسيت بخفض ورفع درجة حرارة سبيكة النحاس والزنك. وبعد عقد من الزمن، نُشرت على نطاق واسع الظاهرة الأساسية لتأثير الذاكرة، التي يحكمها السلوك الحراري المرن لطور المارتنسيت، من قِبل كوردجوموف وخاندروس (١٩٤٩)، وكذلك من قِبل تشانغ وريد (١٩٥١). [ ١٣ ]

طُوِّرت سبائك النيكل والتيتانيوم لأول مرة في الفترة ما بين عامي 1962 و1963 من قِبَل مختبر الذخائر البحرية الأمريكية ، وسُوِّقت تجاريًا تحت الاسم التجاري نيتينول (وهو اختصار لـ "مختبرات النيكل والتيتانيوم للذخائر البحرية"). اكتُشِفَت خصائصها المذهلة صدفةً. عُرِضَت عينةٌ مُشوَّهةٌ عدة مرات في اجتماع لإدارة المختبر. قرر أحد المديرين الفنيين المساعدين، الدكتور ديفيد إس. موزاي، اختبار ما سيحدث إذا عُرِّضت العينة للحرارة، فوضع ولاعته أسفلها. ولدهشة الجميع، عادت العينة إلى شكلها الأصلي. [ 25 ] [ 26 ]

يوجد نوع آخر من سبائك الذاكرة الشكلية، يُسمى سبيكة الذاكرة الشكلية المغناطيسية الحديدية (FSMA)، والتي يتغير شكلها تحت تأثير المجالات المغناطيسية القوية. وتكتسب هذه المواد أهمية خاصة لأن استجابتها المغناطيسية تميل إلى أن تكون أسرع وأكثر كفاءة من الاستجابات الناتجة عن تغيرات درجة الحرارة.

لا تعد السبائك المعدنية هي المواد الوحيدة المستجيبة للحرارة؛ فقد تم تطوير البوليمرات ذات الذاكرة الشكلية أيضًا، وأصبحت متاحة تجاريًا في أواخر التسعينيات.

البنى البلورية

تمتلك العديد من المعادن عدة بنى بلورية مختلفة عند نفس التركيب، لكن معظمها لا يُظهر تأثير ذاكرة الشكل. تكمن الخاصية المميزة التي تسمح لسبائك ذاكرة الشكل بالعودة إلى شكلها الأصلي بعد التسخين في أن تحولها البلوري قابل للانعكاس التام. في معظم التحولات البلورية، تنتقل الذرات في البنية عبر المعدن عن طريق الانتشار، مما يُغير التركيب محليًا، على الرغم من أن المعدن ككل يتكون من نفس الذرات. لا يتضمن التحول العكوس انتشار الذرات هذا، بل تتحرك جميع الذرات في الوقت نفسه لتشكيل بنية جديدة، تمامًا كما يُمكن تكوين متوازي أضلاع من مربع بالضغط على ضلعين متقابلين. عند درجات حرارة مختلفة، تُفضل بنى مختلفة، وعند تبريد البنية إلى درجة حرارة التحول، تتشكل البنية المارتنسيتية من الطور الأوستنيتي.

التصنيع

تُصنع سبائك الذاكرة الشكلية عادةً بالصب، باستخدام تقنيات صهر القوس الكهربائي الفراغي أو الصهر الحثي. هذه تقنيات متخصصة تُستخدم لتقليل الشوائب في السبيكة إلى أدنى حد وضمان تجانس المعادن. بعد ذلك، تُدحرج السبيكة على الساخن إلى مقاطع أطول، ثم تُسحب لتحويلها إلى أسلاك.

تعتمد طريقة "معالجة" السبائك على الخصائص المطلوبة. وتحدد هذه المعالجة الشكل الذي ستحتفظ به السبيكة عند تسخينها. ويتم ذلك بتسخين السبيكة بحيث تعيد الانخلاعات ترتيب نفسها في مواقع مستقرة، ولكن ليس بدرجة حرارة عالية جدًا تؤدي إلى إعادة تبلور المادة . ويتم تسخينها إلى درجة حرارة تتراوح بين400  درجة مئوية و500  درجة مئوية لمدة 30 دقيقة، يتم تشكيلها وهي ساخنة، ثم يتم تبريدها بسرعة عن طريق التبريد في الماء أو عن طريق التبريد بالهواء.

ملكيات

تُعتبر سبائك الذاكرة الشكلية القائمة على النحاس والنيكل والتيتانيوم مواد هندسية. ويمكن تصنيع هذه التركيبات بأي شكل وحجم تقريبًا.

تكون مقاومة الخضوع لسبائك الذاكرة الشكلية أقل من مقاومة الخضوع للفولاذ التقليدي، ولكن بعض التركيبات تتمتع بمقاومة خضوع أعلى من البلاستيك أو الألومنيوم. ويمكن أن تصل مقاومة الخضوع لسبائك النيكل والتيتانيوم إلى500 ميجا باسكال  . إن التكلفة العالية للمعدن نفسه ومتطلبات التصنيع تجعل من الصعب والمكلف دمج سبائك الذاكرة الشكلية في التصميم. ونتيجة لذلك، تُستخدم هذه المواد في التطبيقات التي يمكن فيها استغلال خصائص المرونة الفائقة أو تأثير الذاكرة الشكلية. ويُعدّ استخدامها الأكثر شيوعًا في أنظمة التشغيل.

من مزايا استخدام سبائك الذاكرة الشكلية قدرتها العالية على استعادة التشوه البلاستيكي. يصل أقصى تشوه قابل للاستعادة يمكن لهذه المواد تحمله دون تلف دائم إلى8% لبعض السبائك. وهذا بالمقارنة مع أقصى إجهاد0.5% للفولاذ التقليدي.

القيود العملية

تتمتع سبائك الذاكرة الشكلية (SMA) بالعديد من المزايا مقارنةً بالمشغلات التقليدية، إلا أنها تعاني من سلسلة من القيود التي قد تعيق تطبيقها العملي. وقد أكدت دراسات عديدة أن عددًا قليلًا فقط من تطبيقات سبائك الذاكرة الشكلية الحاصلة على براءات اختراع يحقق نجاحًا تجاريًا، وذلك بسبب قيود المواد، بالإضافة إلى نقص المعرفة بالمواد والتصميم والأدوات المصاحبة، مثل استخدام أساليب وتقنيات تصميم غير مناسبة. [ 27 ] وتتمثل التحديات في تصميم تطبيقات سبائك الذاكرة الشكلية في التغلب على قيودها، والتي تشمل إجهادًا قابلًا للاستخدام صغيرًا نسبيًا، وتردد تشغيل منخفض، وقابلية تحكم منخفضة، ودقة منخفضة، وكفاءة طاقة منخفضة. [ 28 ]

زمن الاستجابة وتناظر الاستجابة

تُشغَّل مشغلات سبائك الذاكرة الشكلية عادةً كهربائيًا، حيث يؤدي مرور التيار الكهربائي إلى تسخين جول . ويحدث تعطيلها عادةً عن طريق انتقال الحرارة بالحمل الحراري الطبيعي إلى البيئة المحيطة. ونتيجةً لذلك، يكون تشغيل هذه المشغلات غير متماثل في الغالب، حيث يكون زمن التشغيل سريعًا نسبيًا، بينما يكون زمن التعطيل بطيئًا. وقد اقتُرحت عدة طرق لتقليل زمن تعطيل هذه المشغلات، بما في ذلك الحمل الحراري القسري [ 29 ] ، وتغطية هذه المشغلات بمادة موصلة للتحكم في معدل انتقال الحرارة.

تشمل الطرق الحديثة لتحسين جدوى مشغلات سبائك الذاكرة الشكلية استخدام " عازل " موصل. تعتمد هذه الطريقة على معجون حراري لنقل الحرارة بسرعة من سبيكة الذاكرة الشكلية عن طريق التوصيل. ثم تنتقل هذه الحرارة بسهولة أكبر إلى البيئة المحيطة عن طريق الحمل الحراري، نظرًا لأن نصف القطر الخارجي (ومساحة نقل الحرارة) أكبر بكثير مما هو عليه في حالة السلك العاري. ينتج عن هذه الطريقة انخفاض ملحوظ في زمن التعطيل وملف تشغيل متناظر. ونتيجةً لزيادة معدل نقل الحرارة ، يزداد التيار المطلوب لتحقيق قوة تشغيل معينة. [ 30 ]

استجابة القوة والزمن المقارنة لسبائك ذاكرة الشكل Ni-Ti المجردة والمتأخرة. [ 31 ]

الإجهاد الهيكلي والإجهاد الوظيفي

تتعرض سبائك الذاكرة الشكلية للإجهاد البنيوي، وهو نمط فشل ينتج عنه تحميل دوري يؤدي إلى بدء وانتشار الشقوق، مما يؤدي في النهاية إلى فقدان كارثي للوظيفة نتيجة الكسر. ويكمن الأساس الفيزيائي لهذا النمط من الإجهاد في تراكم الأضرار الميكروية أثناء التحميل الدوري. ويُلاحظ هذا النمط من الفشل في معظم المواد الهندسية، وليس فقط في سبائك الذاكرة الشكلية.

تتعرض سبائك الذاكرة الشكلية (SMAs) أيضًا للإجهاد الوظيفي، وهو نمط فشل غير شائع في معظم المواد الهندسية، حيث لا تفشل هذه السبائك هيكليًا، بل تفقد خصائصها المتعلقة بذاكرة الشكل/المرونة الفائقة بمرور الوقت. ونتيجةً للتحميل الدوري (الميكانيكي والحراري)، تفقد المادة قدرتها على الخضوع لتحول طوري عكسي. على سبيل المثال، يقل الإزاحة العاملة في المشغل مع ازدياد عدد الدورات. ويكمن السبب الفيزيائي وراء ذلك في التغير التدريجي في البنية المجهرية، وتحديدًا تراكم انخلاعات الانزلاق التكيفي . وغالبًا ما يصاحب ذلك تغير ملحوظ في درجات حرارة التحول. [ 32 ] كما قد يؤثر تصميم مشغلات سبائك الذاكرة الشكلية على كلٍ من الإجهاد الهيكلي والوظيفي لهذه السبائك، مثل تكوينات البكرات في نظام سبيكة الذاكرة الشكلية والبكرة. [ 33 ]

تصرف غير مقصود

تُشغَّل مشغلات سبائك الذاكرة الشكلية عادةً كهربائيًا عن طريق التسخين الجولي . إذا استُخدمت هذه المشغلات في بيئة ذات درجة حرارة محيطة غير مُتحكَّم بها، فقد يحدث تشغيل غير مقصود بفعل التسخين المحيط.

التطبيقات

صناعي

الطائرات والمركبات الفضائية

طوّرت شركات بوينغ ، وجنرال إلكتريك لمحركات الطائرات ، وجودريتش ، ووكالة ناسا ، وجامعة تكساس إيه آند إم ، وخطوط أول نيبون الجوية، تصميمًا مبتكرًا لفوهة مروحة ذات هندسة متغيرة على شكل حرف V باستخدام سبيكة ذاكرة الشكل NiTi. يُتيح هذا التصميم لفوهة المروحة ذات المساحة المتغيرة (VAFN) إمكانية إنتاج محركات نفاثة أكثر هدوءًا وكفاءة في المستقبل. وقد أجرت بوينغ اختبارات طيران ناجحة لهذه التقنية في عامي 2005 و2006. [ 34 ]

يجري استكشاف سبائك الذاكرة الشكلية (SMAs) كمخمدات للاهتزازات في مركبات الإطلاق ومحركات الطائرات النفاثة التجارية. تسمح ظاهرة التخلف المغناطيسي الكبيرة التي تُلاحظ أثناء تأثير المرونة الفائقة لهذه السبائك بتبديد الطاقة وتخميد الاهتزازات. تُبشر هذه المواد بإمكانية تقليل أحمال الاهتزاز العالية على الحمولات أثناء الإطلاق، وكذلك على شفرات المراوح في محركات الطائرات النفاثة التجارية، مما يسمح بتصميمات أخف وزنًا وأكثر كفاءة. [ 35 ] كما تُظهر سبائك الذاكرة الشكلية إمكانات واعدة في تطبيقات أخرى عالية الصدمات، مثل محامل الكرات وعجلات الهبوط. [ 36 ]

هناك اهتمام كبير باستخدام سبائك الذاكرة الشكلية في تطبيقات متنوعة للمحركات في محركات الطائرات النفاثة التجارية، مما سيقلل وزنها بشكل ملحوظ ويرفع كفاءتها. [ 37 ] ومع ذلك، لا يزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث في هذا المجال لرفع درجات حرارة التحول وتحسين الخواص الميكانيكية لهذه المواد قبل تطبيقها بنجاح. وقد قدم ما وآخرون [ 21 ] مراجعة لأحدث التطورات في سبائك الذاكرة الشكلية عالية الحرارة.

كما يجري استكشاف مجموعة متنوعة من تقنيات تغيير شكل الأجنحة. [ 35 ]

السيارات

أول منتج يُنتج بكميات كبيرة (أكثر من 5 ملايين مشغل سنويًا) هو صمام سيارات يُستخدم للتحكم في أكياس هوائية منخفضة الضغط في مقعد السيارة ، والتي تُعدّل شكل دعامة أسفل الظهر/الوسائد الجانبية. وكانت المزايا الشاملة لتقنية سبائك الذاكرة الشكلية (SMA) مقارنةً بالملفات اللولبية التقليدية المستخدمة في هذا التطبيق (انخفاض مستوى الضوضاء/التوافق الكهرومغناطيسي/الوزن/الحجم/استهلاك الطاقة) هي العامل الحاسم في قرار استبدال التقنية القياسية القديمة بتقنية سبائك الذاكرة الشكلية.

أصبحت سيارة شيفروليه كورفيت 2014 أول سيارة مزودة بمحركات SMA، التي حلت محل المحركات الكهربائية الأثقل وزنًا لفتح وإغلاق فتحة تهوية صندوق الأمتعة، مما يسهل إغلاقها. ويجري العمل على تطوير تطبيقات أخرى متنوعة، تشمل مولدات كهربائية لتوليد الطاقة من حرارة العادم، ومصدات هوائية تعمل عند الطلب لتحسين الديناميكية الهوائية بسرعات مختلفة.

الروبوتات

أُجريت دراسات محدودة حول استخدام هذه المواد في مجال الروبوتات ، مثل روبوت الهواة " ستيكيتو " (وروبوت "روبوترفراو لارا" [ 38 ] )، إذ تُتيح هذه المواد إمكانية تصميم روبوتات خفيفة الوزن للغاية. ومؤخرًا، قدّم لوه وزملاؤه يدًا اصطناعية تُحاكي حركات اليد البشرية تقريبًا [لوه 2005]. ويجري استكشاف تطبيقات أخرى للمحاكاة الحيوية. أما نقاط ضعف هذه التقنية فتتمثل في عدم كفاءة استهلاك الطاقة، وبطء الاستجابة ، وظاهرة التخلف المغناطيسي .

الصمامات

تُستخدم سبائك الذاكرة الشكلية أيضًا لتشغيل الصمامات . [ 39 ] تتميز صمامات سبائك الذاكرة الشكلية بتصميمها المدمج بشكل خاص.

يد روبوتية مصممة هندسياً حيوياً

توجد بعض النماذج الأولية لليد الروبوتية القائمة على سبائك الذاكرة الشكلية والتي تستخدم تأثير الذاكرة الشكلية لتحريك الأصابع. [ 40 ]

الإنشاءات المدنية

تُستخدم سبائك الذاكرة الشكلية (SMAs) في تطبيقات متنوعة في المنشآت المدنية كالجسر والمباني. ويمكن استخدامها، على شكل قضبان تسليح أو صفائح، لتقوية الخرسانة والفولاذ ضد الانحناء والقص والزلازل. ومن تطبيقاتها الأخرى الخرسانة المسلحة الذكية (IRC)، التي تتضمن أسلاكًا من سبائك الذاكرة الشكلية مُدمجة داخل الخرسانة. تستطيع هذه الأسلاك استشعار الشقوق والانقباض لإصلاح الشقوق متناهية الصغر. كما يُمكن ضبط التردد الطبيعي للهيكل بشكل فعال باستخدام أسلاك سبائك الذاكرة الشكلية لتخميد الاهتزازات، بالإضافة إلى استخدام ألياف سبائك الذاكرة الشكلية في الخرسانة. [ 41 ]

الأنابيب

كان أول تطبيق تجاري للمستهلكين عبارة عن وصلة ذاكرة الشكل للأنابيب، على سبيل المثال خطوط أنابيب النفط، للتطبيقات الصناعية، وأنابيب المياه وأنواع مماثلة من الأنابيب للتطبيقات الاستهلاكية/التجارية.

الإلكترونيات الاستهلاكية

كاميرات الهواتف الذكية

أصدرت العديد من شركات الهواتف الذكية هواتف مزودة بوحدات تثبيت الصورة البصرية (OIS) التي تتضمن مشغلات SMA، المصنعة بموجب ترخيص من شركة Cambridge Mechatronics.

الدواء

تُستخدم سبائك الذاكرة الشكلية في الطب، على سبيل المثال، كأجهزة تثبيت لعمليات قطع العظام في جراحة العظام ، وكمحرك في الأدوات الجراحية؛ وإبر جراحية قابلة للتوجيه النشط للتدخلات الجراحية طفيفة التوغل عن طريق الجلد لعلاج السرطان في الإجراءات الجراحية مثل الخزعة والمعالجة الإشعاعية الداخلية ، [ 42 ] وفي تقويم الأسنان لممارسة قوى تحريك الأسنان الثابتة على الأسنان، وفي التنظير الكبسولي يمكن استخدامها كعامل محفز لعملية الخزعة.

شهدت أواخر ثمانينيات القرن الماضي طرح النيتينول تجاريًا كتقنية أساسية في عدد من التطبيقات الطبية الوعائية طفيفة التوغل. ورغم أن النيتينول أغلى ثمنًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أن خصائصه ذاتية التمدد، المصنعة وفقًا لمعيار استجابة درجة حرارة الجسم (BTR)، وفرت بديلاً جذابًا للأجهزة القابلة للتمدد بالبالون في دعامات الأوعية الدموية، حيث تتيح له القدرة على التكيف مع شكل بعض الأوعية الدموية عند تعرضها لدرجة حرارة الجسم. في المتوسط،يتم تصنيع 50% من جميع الدعامات الوعائية الطرفية المتوفرة حاليًا في السوق العالمية باستخدام النيتينول.

طب العيون

تُسوَّق إطارات النظارات المصنوعة من سبائك الذاكرة الشكلية المحتوية على التيتانيوم تحت العلامتين التجاريتين Flexon وTITANflex. تُصنع هذه الإطارات عادةً من سبائك ذاكرة شكلية ذات درجة حرارة تحول أقل من درجة حرارة الغرفة. يسمح هذا للإطارات بالتعرض لتشوه كبير تحت الضغط، ثم استعادة شكلها الأصلي بمجرد زوال الضغط. تُعزى هذه التشوهات المرنة الكبيرة إلى تأثير المارتنسيت الناتج عن الإجهاد، حيث يمكن أن يتحول التركيب البلوري تحت تأثير الحمل، مما يسمح بتغيير الشكل مؤقتًا. هذا يعني أن النظارات المصنوعة من سبائك الذاكرة الشكلية أكثر مقاومة للتلف العرضي.

جراحة العظام

استُخدم المعدن ذو الذاكرة في جراحة العظام كأداة تثبيت وضغط لعمليات قطع العظم ، وخاصةً في جراحات الأطراف السفلية. تُحفظ هذه الأداة، التي تأتي عادةً على شكل دبوس كبير، في الثلاجة وهي في حالتها المرنة، ثم تُزرع في ثقوب مُجهزة مسبقًا في العظم عبر موضع قطع العظم. عندما يسخن الدبوس، يعود إلى حالته الصلبة ويضغط على أسطح العظم معًا لتعزيز التئامه. [ 43 ]

طب الأسنان

توسّع نطاق استخدامات سبائك الذاكرة الشكلية على مرّ السنين، وكان طب الأسنان أحد أبرز مجالات التطوير. ومن الأمثلة على ذلك شيوع استخدام هذه التقنية في تقويم الأسنان لتطبيق قوى ثابتة لتحريك الأسنان؛ حيث طُوّر سلك النيتينول التقويمي عام ١٩٧٢ على يد أخصائي تقويم الأسنان جورج أندرياسن . [ ٤٤ ] وقد أحدث هذا الاكتشاف ثورة في مجال تقويم الأسنان السريري. تتميز سبيكة أندرياسن بذاكرة شكلية مُنمّطة، إذ تتمدد وتنكمش ضمن نطاقات حرارية مُحدّدة بفضل بنيتها الهندسية.

استخدم هارميت د. واليا لاحقًا السبيكة في تصنيع ملفات قناة الجذر لعلاج جذور الأسنان .

الرعاش الأساسي

تستخدم تقنيات الإلغاء النشط التقليدية للحد من الرعاش أنظمة كهربائية أو هيدروليكية أو هوائية لتحريك جسم ما في الاتجاه المعاكس للاضطراب. إلا أن هذه الأنظمة محدودة بسبب البنية التحتية الضخمة اللازمة لتوليد سعات طاقة كبيرة عند ترددات الرعاش البشري. وقد أثبتت سبائك الذاكرة الشكلية (SMAs) فعاليتها في التشغيل في التطبيقات المحمولة، مما أتاح ظهور فئة جديدة من أجهزة الإلغاء النشط للرعاش. [ 45 ] ومن الأمثلة الحديثة على هذه الأجهزة ملعقة Liftware ، التي طورتها شركة Lift Labs التابعة لشركة Verily Life Sciences .

المحركات

تم تطوير محركات حرارية تجريبية تعمل بالحالة الصلبة، والتي تعمل من فروق درجات الحرارة الصغيرة نسبيًا في خزانات المياه الباردة والساخنة، منذ سبعينيات القرن الماضي، بما في ذلك محرك بانكس، الذي طوره ريدجواي بانكس .

الحرف اليدوية

تباع بأطوال دائرية صغيرة لاستخدامها في الأساور التي لا تحتاج إلى لاصق.

التدفئة والتبريد

ابتكر علماء ألمان في جامعة سارلاند نموذجًا أوليًا لآلة تنقل الحرارة باستخدام سلك من سبيكة النيكل والتيتانيوم ("نيتينول") ملفوف حول أسطوانة دوارة. أثناء دوران الأسطوانة، تُمتص الحرارة من جانب وتُطلق من الجانب الآخر، حيث يتحول السلك من حالته "المرنة الفائقة" إلى حالته غير المُحمّلة. ووفقًا لمقال نُشر عام 2019 من قِبل جامعة سارلاند، يبدو أن كفاءة نقل الحرارة أعلى من كفاءة المضخات الحرارية أو مكيفات الهواء التقليدية. [ 46 ]

تستخدم معظم مكيفات الهواء ومضخات التدفئة المستخدمة اليوم تقنية ضغط بخار المبردات . ومع مرور الوقت، يتسرب بعض المبردات المستخدمة في هذه الأنظمة إلى الغلاف الجوي، مما يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري . وإذا أثبتت التقنية الجديدة، التي لا تستخدم المبردات، جدواها الاقتصادية والعملية، فقد تُحدث نقلة نوعية في الجهود المبذولة للحد من تغير المناخ.

أنظمة التثبيت

تُستخدم سبائك الذاكرة الشكلية، مثل سبيكة النيكل والتيتانيوم (نيتينول) ، في أنظمة التثبيت نظرًا لسلوكها الفريد في الاستجابة الحرارية. [ 47 ] وتُستخدم المشابك المصنوعة من هذه السبائك في جراحة الوجه والفكين لعلاج كسور الفك السفلي . [ 48 ]

مواد

تُظهر مجموعة متنوعة من السبائك تأثير الذاكرة الشكلية. ويمكن تعديل مكونات السبائك للتحكم في درجات حرارة تحول سبائك الذاكرة الشكلية. تتضمن بعض الأنظمة الشائعة ما يلي (وهي ليست قائمة شاملة بأي حال من الأحوال):

  • Ag-Cd 44/49 at.% Cd
  • Au-Cd 46.5/50 at.% Cd
  • Co-Ni-Al [ 49 ]
  • كو-ني-جا
  • Cu-Al-Be-X(X:Zr, B, Cr, Gd)
  • النحاس-النيكل 14/14.5 بالوزن% Al، 3/4.5 بالوزن% Ni
  • Cu-Al-Ni-Hf
  • النحاس والقصدير: حوالي 15% ذري من القصدير
  • Cu-Zn 38.5/41.5 wt% Zn
  • Cu-Zn-X (X = Si, Al, Sn)
  • Fe-Mn-Si
  • Fe-Pt حوالي 25% ذري من البلاتين
  • منغنيز-نحاس 5/35% ذري نحاس
  • ني-في-جا
  • Ni-Ti حوالي 55-60% وزناً من النيكل
  • Ni-Ti-Hf
  • Ni-Ti-Pd
  • ني-من-جا [ 50 ]
  • Ni-Mn-Ga-Cu
  • Ni-Mn-Ga-Co
  • تيتانيوم-نيوبيوم

مراجع

  1. ↑ ويلكس، كينيث إي.؛ لياو، بيتر ك .؛ ويلكس، كينيث إي. (أكتوبر 2000). "سلوك التعب في سبائك الذاكرة الشكلية". مجلة JOM . 52 (10): 45-51 . Bibcode : 2000JOM....52j..45W . doi : 10.1007/s11837-000-0083-3 . S2CID 137826371 . 
  2. ↑ سيدرستروم، ج.؛ فان هامبيك، ج. (فبراير 1995). "العلاقة بين خصائص مواد الذاكرة الشكلية وتطبيقاتها" . مجلة الفيزياء الرابعة . 05 (C2): C2-335–C2-341. doi : 10.1051/jp4:1995251 .
  3. ↑ هودجسون، داريل إي.؛ وو، مينغ إتش.؛ بيرمان، روبرت جيه. (1990). "سبائك الذاكرة الشكلية". الخصائص والاختيار: السبائك غير الحديدية والمواد ذات الأغراض الخاصة . الصفحات 897-902 . doi : 10.31399/asm.hb.v02.a0001100 . ISBN  978-1-62708-162-7.
  4. ↑ هوانغ، و. (فبراير 2002). "حول اختيار سبائك الذاكرة الشكلية للمشغلات". المواد والتصميم . 23 (1): 11-19 . Bibcode : 2002MatDe..23...11H . doi : 10.1016/S0261-3069(01)00039-5 .
  5. ↑ صن، ل.؛ هوانغ، و.م. (21 مايو 2010). "طبيعة التحول متعدد المراحل في سبائك الذاكرة الشكلية عند التسخين". علم المعادن والمعالجة الحرارية . 51 ( 11-12 ): 573-578 . Bibcode : 2009MSHT...51..573S . doi : 10.1007/s11041-010-9213-x . S2CID 135892973 . 
  6. ↑ ميهالتش، إستفان (2001). "الخصائص الأساسية وطريقة تصميم سبيكة ذاكرة الشكل من النيكل والتيتانيوم" . مجلة الهندسة الميكانيكية الدورية . 45 (1): 75-86 .
  7. ↑ وو، س؛ وايمان، س (1987). "التحولات المارتنسيتية وتأثير ذاكرة الشكل في سبائك Ti50Ni10Au40 وTi50Au50". علم المعادن . 20 (3): 359. doi : 10.1016/0026-0800(87)90045-0 .
  8. ↑ فيليب، بيتر؛ مازانيك، كاريل (مايو 1995). "تأثير التصليد بالتشكيل والمعالجة الحرارية على البنية التحتية وسلوك التشوه لسبائك ذاكرة الشكل TiNi". Scripta Metallurgica et Materialia . 32 (9): 1375–1380 . doi : 10.1016/0956-716X(95)00174-T .
  9. ↑ قادر، إبراهيم ناظم؛ كوك، مديحة؛ داغديلين، فتحي؛ أيدوغو، يلدريم (2019-09-30). ""مراجعة للمواد الذكية: الأبحاث والتطبيقات"" . El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi . doi : 10.31202/ecjse.562177 . ISSN 2148-3736 . 
  10. ↑ كورتني، توماس هـ. (2000). السلوك الميكانيكي للمواد ( الطبعة الثانية). بوسطن: ماكجرو هيل. ISBN  0-07-028594-2. OCLC 41932585 . 
  11. ↑ أوتسوكا، ك.؛ رين، إكس. (يوليو 2005). "علم المعادن الفيزيائي لسبائك الذاكرة الشكلية القائمة على التيتانيوم والنيكل". التقدم في علوم المواد . 50 (5): 511-678 . doi : 10.1016/j.pmatsci.2004.10.001 . ISSN 0079-6425 . 
  12. ↑ "تعريف سبيكة ذاكرة الشكل" . smart.tamu.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2018-10-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2019-05-24 .
  13. 1 2 ك. أوتسوكا؛ سي إم وايمان، محرران (1999). مواد ذاكرة الشكل (ملف PDF) . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 0-521-66384-9.
  14. ↑ دويريج، تي دبليو؛ بيلتون، إيه آر (1994). "سبائك ذاكرة الشكل من التيتانيوم والنيكل". في: جيرهارد ويلش؛ رودني بوير؛ إي دبليو كولينجز (محررون). دليل خصائص المواد: سبائك التيتانيوم . الجمعية الأمريكية للمعادن. الصفحات 1035-1048 . ISBN  0-87170-481-1.
  15. ↑ سبائك الذاكرة الشكلية: النمذجة والتطبيقات الهندسية . ديميتريس سي. لاغوداس. نيويورك: سبرينغر. 2008. ISBN 978-0-387-47685-8. OCLC 272298744 . {{cite book}}صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  16. ↑ دليل تدريبي حول شكل سبيكة الذاكرة الشكلية . (ملف PDF). تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2011.
  17. ↑ كازوهيرو أوتسوكا؛ رين، شياوبينغ (1997). "أصل السلوك المطاطي في السبائك المعدنية". مجلة نيتشر . 389 (6651): 579-582 . Bibcode : 1997Natur.389..579R . doi : 10.1038/39277 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4395776 .  
  18. ↑ تشيان، هوي؛ لي، هونغنان؛ سونغ، غانغبينغ؛ غو، وي (2013). "مخمد سلبي من سبيكة ذاكرة الشكل لإعادة التمركز للتحكم في اهتزازات الهياكل" . مسائل رياضية في الهندسة . 2013 : 1-13 . doi : 10.1155/2013/963530 . ISSN 1024-123X . 
  19. ↑ شو، ج.؛ كيرياكيدس، س. (1995). "الجوانب الحرارية الميكانيكية لنيكل-تيتانيوم". مجلة ميكانيكا وفيزياء المواد الصلبة . 43 (8): 1243-1281 . Bibcode : 1995JMPSo..43.1243S . doi : 10.1016/0022-5096(95)00024-D .
  20. ↑ تشودري، بياس؛ سيهيتوغلو، حسين (2017). "إعادة النظر في الأساس المنطقي الذري للانزلاق في سبائك الذاكرة الشكلية" . التقدم في علوم المواد . 85 : 1-42 . Bibcode : 2017PrMS...85....1C . doi : 10.1016/j.pmatsci.2016.10.002 . ISSN 0079-6425 . 
  21. 1 2 ما، ج.؛ كرمان، إ.؛ نوبي، ر.د. (2010). "سبائك ذاكرة الشكل ذات درجة الحرارة العالية". مراجعات المواد الدولية . 55 (5): 257. Bibcode : 2010IMRv...55..257M . doi : 10.1179/095066010x12646898728363 . S2CID 218662109 . 
  22. ↑ تاناكا، ي.؛ هيمورو، ي.؛ كاينوما، ر.؛ سوتو، ي.؛ أوموري، ت.؛ إيشيدا، ك. (18 مارس 2010). "سبيكة حديدية متعددة البلورات ذات ذاكرة شكلية تُظهر مرونة فائقة هائلة". مجلة ساينس . 327 (5972): 1488-1490 . رمز Bibcode : 2010Sci...327.1488T . doi : 10.1126/science.1183169 . ISSN 0036-8075 . PMID 20299589. S2CID 9536512 .   
  23. ↑ فرانكل، دانا جيه؛ أولسون، غريغوري بي. (2015). "تصميم سبائك ذاكرة الشكل المقواة بترسيب هويسلر ذات أساس من النيكل والتيتانيوم والبلاديوم والتيتانيوم لتحسين الأداء الدوري" . ذاكرة الشكل والمرونة الفائقة . 1 (2): 162-179 . Bibcode : 2015ShMeS...1...17F . doi : 10.1007/s40830-015-0017-0 . ISSN 2199-384X . 
  24. ↑ سان خوان، ج.؛ نو، م. ل. (2013). "المرونة الفائقة وذاكرة الشكل على المستوى النانوي: تأثيرات الحجم على التحول المارتنسيتي". مجلة السبائك والمركبات . 577 : S25– S29. doi : 10.1016/j.jallcom.2011.10.110 .
  25. ↑ كوفمان، جورج وإسحاق مايو (أكتوبر 1993). "معدن الذاكرة" (ملف PDF) . ChemMatters : 4-7 .
  26. ↑ تاريخ شفوي بقلم ويليام ج. بوهلر، مؤرشف بتاريخ 2016-03-03 في Wayback Machine . wolaa.org.
  27. ↑ جاني، م.؛ ليري، م.؛ سوبيك، أ. (2016). "تصميم المحركات الخطية المصنوعة من سبائك الذاكرة الشكلية: مراجعة". مجلة أنظمة ومواد الهياكل الذكية . 28 (13): 1699. doi : 10.1177/1045389X16679296 . S2CID 138509568 . 
  28. ↑ جاني، م.؛ ليري، م.؛ سوبيك، أ.؛ جيبسون، مارك أ. (2014). "مراجعة لأبحاث سبائك الذاكرة الشكلية وتطبيقاتها وفرصها". المواد والتصميم . 56 (5): 1078-1113 . doi : 10.1016/j.matdes.2013.11.084 .
  29. ↑ لارا-كوينتانيلا، أ.؛ هولسكامب، أ.و.؛ بيرسي، هـ.إ. (أكتوبر 2013). "مشغل عالي السرعة مصنوع من سبيكة ذاكرة الشكل للتحكم في الحمل الديناميكي الهوائي على توربينات الرياح" . مجلة أنظمة ومواد الهياكل الذكية . 24 (15): 1834-1845 . doi : 10.1177/1045389X13478271 . S2CID 110098888 . 
  30. ↑ هوانغ، إس؛ ليري، مارتن؛ عطا الله، تامر؛ بروبست، ك؛ سوبيك، أ (2012). "تحسين زمن استجابة سبيكة ذاكرة الشكل من النيكل والتيتانيوم من خلال تحليل انتقال الحرارة العابر". المواد والتصميم . 35 : 655-663 . doi : 10.1016/j.matdes.2011.09.043 .
  31. ↑ ليري، م؛ شيافوني، ف؛ سوبيك، أ (2010). "التأخير للتحكم في زمن استجابة مشغل سبيكة الذاكرة الشكلية". المواد والتصميم . 31 (4): 2124-2128 . doi : 10.1016/j.matdes.2009.10.010 .
  32. ↑ ميازاكي، س.؛ كيم، هـ.ي.؛ هوسودا، هـ. (2006). "تطوير وتوصيف سبائك ذاكرة الشكل فائقة المرونة ذات قاعدة تيتانيوم خالية من النيكل". علم وهندسة المواد: أ . 438-440 : 18-24 . doi : 10.1016/j.msea.2006.02.054 .
  33. ↑ جاني، م.؛ ليري، م.؛ سوبيك، أ. (2016). "إجهاد نظام بكرة سبيكة ذاكرة الشكل NiTi باستخدام تاغوشي وتحليل التباين". المواد والهياكل الذكية . 25 (5) 057001. Bibcode : 2016SMaS...25e7001M . doi : 10.1088/0964-1726/25/5/057001 . S2CID 138542543 . 
  34. ↑ مابي، جيه إتش؛ كالكنز، إف تي؛ ألكيسلار، إم بي (2008). "فوهة نفاثة متغيرة المساحة باستخدام مشغلات من سبائك الذاكرة الشكلية في تصميم مضاد". في: ديفيس، إل. بورتر؛ هندرسون، بنجامين كيه؛ ماكميكيل، إم. بريت (محررون). التطبيقات الصناعية والتجارية لتقنيات الهياكل الذكية 2008. المجلد 6930. الصفحات 69300T. doi : 10.1117/12.776816 . S2CID 111594060 .   
  35. 1 2 لاغوداس، دي سي؛ هارتل، دي جيه (2007). "تطبيقات سبائك الذاكرة الشكلية في مجال الطيران والفضاء" . وقائع مؤسسة المهندسين الميكانيكيين، الجزء G: مجلة هندسة الطيران والفضاء . 221 (4): 535. doi : 10.1243/09544100jaero211 .
  36. ↑ ديلا كورت، سي. (2014) مواد فائقة المرونة جديدة لتطبيقات المحامل المتقدمة .
  37. ↑ ويبستر، ج. (2006). "مكونات سبائك الذاكرة الشكلية عالية التكامل وقابلة للتكيف لتطبيقات التوربينات الغازية". في: وايت، إدوارد ف. (محرر). الهياكل والمواد الذكية 2006: التطبيقات الصناعية والتجارية لتقنيات الهياكل الذكية . المجلد 6171. الصفحات 61710F. doi : 10.1117/12.669027 . S2CID 108583552 .   
  38. ↑ مشروع لارا – G1 و G2 مؤرشف بتاريخ 15 أكتوبر 2014 في Wayback Machine . Lararobot.de. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2011.
  39. ↑ "صغيرة الحجم للغاية: صمامات مزودة بمحركات ذاكرة الشكل - صناعة الرعاية الصحية" . 24 مارس 2021.
  40. ↑ دويريج، تي دبليو؛ ميلتون، كيه إن؛ بروف، جيه إل (1990)، "سبائك ذاكرة الشكل ذات التخلف الواسع"، الجوانب الهندسية لسبائك ذاكرة الشكل ، إلسيفير، ص 130-136 ، doi : 10.1016/b978-0-7506-1009-4.50015-9 ، ISBN  978-0-7506-1009-4
  41. ↑ سونغ، جي.؛ ما، ن.؛ لي، هـ. -ن. (2006). "تطبيقات سبائك الذاكرة الشكلية في المنشآت المدنية". هندسة الإنشاءات . 28 (9): 1266. Bibcode : 2006EngSt..28.1266S . doi : 10.1016/j.engstruct.2005.12.010 .
  42. ↑ كريمي، سعيد؛ كون، بارديا (2019). "إبرة جراحية نشطة قابلة للتوجيه ثلاثي الأبعاد". مؤتمر تصميم الأجهزة الطبية 2019. doi : 10.1115 /DMD2019-3307 . ISBN 978-0-7918-4103-7. S2CID 200136206 . 
  43. ↑ ميرو، ترينيتي م.؛ فورد، تيموثي س. (مارس 2006). "دبابيس ضغط من النيتينول لتثبيت العظام في جراحة القدم". مجلة الجمعية الطبية الأمريكية لطب القدم . 96 (2): 102-106 . doi : 10.7547/0960102 . PMID 16546946. S2CID 29604863 .  
  44. ↑ نعي الدكتور أندرياسن . صحيفة نيويورك تايمز (15 أغسطس 1989). تم الاطلاع عليه عام 2016.
  45. ↑ باثاك، أنوبام (2010). تطوير تقنية تشغيل SMA المضادة لإلغاء الرعاش البشري بشكل فعال (أطروحة). hdl : 2027.42/76010 .
  46. ↑ جامعة سارلاند (13 مارس 2019). "فريق بحثي يستخدم عضلات اصطناعية لتطوير مكيف هواء للمستقبل" . phys.org .
  47. ↑ "NT0404 زنبرك نيتينول (نيكل تيتانيوم)" . المعادن الحرارية المتقدمة . تم الاطلاع عليه في 7 سبتمبر 2024 .
  48. ↑ دروغاتش، ج؛ ليكستون، ز (1995). "استخدام مشابك ذاكرة الشكل المصنوعة من التيتانيوم والنيكل والكوبالت في العلاج الجراحي لكسور الفك السفلي ". مجلة جراحة الفم والوجه والفكين . 53 (6): 665-71 . doi : 10.1016/0278-2391(95)90166-3 . PMID 7776049 . 
  49. ↑ ديليبال، س.؛ سيهيتوغلو، هـ.؛ هاميلتون، ر. ف.؛ ماير، هـ. ج.؛ تشوملياكوف، ي. (2011). "حول تغير الحجم في سبيكة الكوبالت-نيكل-ألومنيوم أثناء المرونة الزائفة" (ملف PDF) . علم وهندسة المواد: أ . 528 (6): 2875. doi : 10.1016/j.msea.2010.12.056 .
  50. ↑ هاميلتون، آر إف؛ ديليبال، إس؛ سيهيتوغلو، إتش؛ ماير، إتش جيه (2011). "الآلية الكامنة وراء التخلف المزدوج في بلورات NiMnGa الأحادية". علم وهندسة المواد: أ . 528 (3): 1877. doi : 10.1016/j.msea.2010.10.042 .

شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بمواد الذاكرة الشكلية على ويكيميديا ​​كومنز

فيريتاسيوم - كيف أعادت ناسا اختراع العجلة