i

Aktuální číslo:

2024/6

Téma měsíce:

Éčka

Obálka čísla

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

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Je to krutá a zatím nevyléčitelná nemoc. Amyotrofická laterální skleróza. Americká léková agentura FDA však nedávno schválila pro medicínskou...
(Ne)umělá sladidla

(Ne)umělá sladidla uzamčeno

Adam Obr  |  3. 6. 2024
Když loni v létě zařadilo WHO aspartam na seznam látek, které mají potenciál způsobovat rakovinu, dosáhla diskuse o škodlivosti nekalorických...
Příběhy řasových éček

Příběhy řasových éček

Richard Lhotský  |  3. 6. 2024
Přídatné látky v potravinách, familiárně přezdívané pro svůj kód éčka, vzbuzují u řady lidí obavy a strach. Přesto se mezi nimi najdou i látky...