i

Aktuální číslo:

2020/11

Téma měsíce:

Skladování energie

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

Mládě z umělé dělohy

Mládě z umělé dělohy audio

Jaroslav Petr  |  16. 11. 2020
Průlomový počin v oboru tkáňového inženýrství se podařil týmu Anthonyho Ataly z amerického Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. V...
Lithium, dar Země modernímu člověku

Lithium, dar Země modernímu člověku

Jan Rohovec, Tomáš Navrátil  |  2. 11. 2020
Nepozorovaně jsme přijali za své lehké notebooky, tenké mobilní telefony, drobnou elektroniku. Přestala nás udivovat možnost opakovaně nabíjet a...
Největší pískovcová skalní oblast Evropy

Největší pískovcová skalní oblast Evropy

Handrij Härtel  |  2. 11. 2020
V českém kontextu je České Švýcarsko jen jedno z několika skalních měst. V Evropě je to unikát. Ve světovém měřítku ho „zastiňují“ jiné oblasti....

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

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

 

Objednat předplatné