Нитинол: его применение и свойства

Нитинол

Сплав нитинол — 55 процентов никеля и 45 процентов титана — способен «запоминать» приданную ему форму и при соответствующих условиях возвращаться к ней сколько угодно раз. Это замечательное свойство называют эффектом памяти формы.

Как то был построен двигатель, работающий на… теплой воде. На вертикальной оси вращается колесо из нитинола диаметром примерно в метр. К спицам колеса прикреплены подковообразные детали из нитинола. Под колесом — чередующиеся ванны с горячей и холодной водой. Когда очередная «подкова» попадает в горячую воду, она распрямляется, и часть энергии через несложный механизм отдает на раскручивание колеса. Попав в холодную воду, нитинол вновь принимает подковообразную форму.

Энергетики считают, что нитиноловые двигатели смогут преобразовывать энергию более экономично, чем ядерные реакторы или фотоэлектрические элементы. Структурные превращения в нитиноле, обусловливающие изменение его формы, происходят уже при перепаде температур всего в несколько градусов. Например, при перепаде температуры с 10 до 19 градусов. Тут открываются новые и широкие возможности.

Часто теплую воду ТЭЦ и тепловых электростанций нельзя эффективно использовать, поскольку ее температура не превышает тридцати градусов. А с помощью нитиноловых двигателей всю эту огромную, но «разжиженную» и потому бесполезную энергию можно превратить в механическую.

Конечно, нитинол еще слишком дорог, не налажено его массовое производство. Соотношение в сплаве никеля и титана должно быть абсолютно точным, в пределах тысячных долей процента. Если в сплаве ровно 55 процентов никеля и 45 процентов титана, его свойства проявляются уже при комнатной температуре, а едва заметное изменение процентного содержания металлов приводит к тому, что сплав начинает проявлять себя лишь при температурах выше ста градусов.

Но и сплавы, которые с приемлемыми затратами можно делать уже сегодня, обладают удивительными способностями. Полоска нитинола шириной сантиметр и длиною десять сантиметров может при нагревании разогнуться с силой 600—700 килограммов. При этом содержание никеля может варьироваться от 54 до 56 процентов, а превращение будет происходить при перепаде температур от 40 до 60 градусов.

При быстром нагреве и охлаждении полоска нитинола будет создавать ударные импульсы, достаточные для дробления камней или бетона и вообще для приведения в действие различных ударных механизмов. Ученые сделали «нитиноловый» инструмент, напоминающий пневматический молоток. Нитиноловую ленту нагрели до 60 градусов и согнули S-образно, затем охладили и, вновь нагрели, но уже только до сорока градусов, изогнули ее в противоположном направлении — I-образно. Но чтобы изменить форму, ленте не миновать промежуточного положения, при котором она выпрямляется и оказывается длиннее, чем в крайних положениях. Теперь, если один конец ленты закрепить в верхней части корпуса молотка, а к другому присоединить боек и ленту то нагревать, то охлаждать, боек будет метаться вверх-вниз, как и в пневматическом молоте.

При силе ударов, не уступающей ударам пневматического молота, новый инструмент, которому еще не придумано подходящего названия, должен потреблять несоизмеримо меньше электроэнергии по сравнению с компрессором, дающим сжатый воздух. Кроме того, молоток с памятью станет меньше шуметь, поскольку вибрации поглощаются высоким внутренним трением в ленте, свойственным нитинолу. Молотки с нитинолом будут проще, надежнее и дешевле пневматических.

Используя особые свойства нитинола, можно в принципе сконструировать различные устройства для подачи деталей в станках, транспортные устройства, захваты, чувствующие тепло, для роботов, штампующих устройства. Главное, что во всех этих механизмах не будет перемещающихся и вращающихся деталей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *