i

Aktuální číslo:

2021/9

Téma měsíce:

Vzdělávání

Budeme používat magnetické svaly?

Jev magnetické tvarové paměti
 |  6. 4. 2020
 |  Vesmír 99, 232, 2020/4

Výhodou magnetické tvarové paměti – tedy obnovení původního tvaru materiálu působením magnetického pole – je rychlá odezva a bezkontaktní aktivace na dálku. Jedno z využití materiálu pak může být něco jako „magnetický sval“ v zařízeních inspirovaných přírodou.

Tvarová paměť je relativně známý jev, zkoumaný již více než 70 let. Nejtypičtějším materiálem je slitina niklu a titanu a oblíbenou ukázkou jevu je deformace drátku nebo tyče, které po zahřátí nabudou znovu originální tvar (obr. 1). Dobrá biokompatibilita a výjimečné mechanické vlastnosti spojené s tvarovou pamětí přispěly k tomu, že slitina Ni- Ti je poměrně hojně využívána v medicínských aplikacích, jako jsou např. kardiovaskulárních stenty, kloubní implantáty nebo i zubní rovnátka.

Klíčem k tvarové paměti je tzv. martensitická transformace. Výsledkem transformace je struktura tvořená různě orientovanými variantami martensitu. Tyto varianty jsou odděleny hranicí dvojčatění (viz rámeček Martensitická transformace a dvojčatění).

Hranicí dvojčatění lze snadno pohybovat. Pohyb se děje jemným posunem atomů podél jedné atomové roviny (obr. 2). V důsledku toho lze mechanickým napětím poměrně lehce překlápět mezi variantami martensitu – stlačováním, roztahováním anebo ohybem materiálu. Např. varianta stlačovaná podél dlouhé osy mřížky není energeticky výhodná a je nahrazena variantou s krátkou osou mřížky podél tlaku. Materiál se tedy přizpůsobí vnějšímu namáhání a deformuje se, např. se ohne drátek. Důležité je, že toto „překlápění“ mezi martensitickými variantami je vratné, a kromě změny orientace nijak nemění krystalovou mřížku. To je v silném kontrastu s běžnou plastickou deformací v kovech a kovových slitinách, která je spojena se vznikem a hromaděním nevratných poškození.

Původní tvar deformovaného martensitu získáváme ohřevem nad transformační teplotu. Deformovaný martensit přechází do austenitu s kubickou mřížkou, kde jsou pozice všech atomů jednoznačně určeny. Všechny atomy se tedy vrátí „na svá místa“ a původní tvar materiálu se obnoví: tento jev se nazývá tvarová paměť (obr. 3).

Nyní vidíte 21 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorech

Ladislav Straka

Oleg Heczko

Doporučujeme

Záhada zhasínající hvězdy vyřešena

Záhada zhasínající hvězdy vyřešena

Záhada velkého pohasnutí Betelgeuze (Vesmír 100, 106, 2021/2) se zdá být více méně rozřešena. Důležitým klíčem byla pozorování povrchu hvězdy...
Převrácená výuka a nová role učitele

Převrácená výuka a nová role učitele

Zdeněk Hurák  |  6. 9. 2021
Co je a co určitě není převrácená výuka? Jaké jsou její cíle? Pokusím se vyvrátit několik oblíbených mýtů a nabídnu vlastní učitelské zkušenosti...
O myších (v podzemí) a lidech

O myších (v podzemí) a lidech uzamčeno

Radim Šumbera  |  6. 9. 2021
Čtenář dobrodružné literatury ví, že pro člověka a jeho žaludek byla důležitá velká zvířata, zejména savci. Vzpomeňme na lovce mamutů, indiány a...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné