i

Aktuální číslo:

2020/6

Téma měsíce:

Léky pro budoucnost

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

Chcete inkoustovou, laserovou, nebo farmaceutickou?

Chcete inkoustovou, laserovou, nebo farmaceutickou?

Matěj Novák  |  1. 6. 2020
V nedávné době se 3D tisk objevoval v médiích především v souvislosti s výrobou ochranných pomůcek proti koronaviru. Nejedná se však v žádném...
Paradoxy infekce způsobené SARS-CoV-2

Paradoxy infekce způsobené SARS-CoV-2

Jiří Beneš, Ladislav Machala  |  1. 6. 2020
Přestože řada otázek čeká na vysvětlení, vědci rychle skládají obraz infekce novým virem.
O líných algoritmech, logice a hledání cest pro roboty

O líných algoritmech, logice a hledání cest pro roboty uzamčeno

Pavel Surynek  |  1. 6. 2020
Jak přimět desetiletí propracovávané všemožné triky pracovat na hledání optimální cesty pro mobilní roboty k dosažení cíle a chytře odřezávat...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné