Nitinol: สาร liệuอัจฉริยะที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ตามอุณหภูมิ?

ในโลกวิศวกรรมวัสดุที่ก้าวหน้าอย่างไม่หยุดยั้ง มีสารเหล่านี้ปรากฏตัวขึ้นมาท้าทายความคิดของเรา และ “Nitinol” ก็เป็นหนึ่งในนั้น!

Nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory) เป็นโลหะผสมที่มีคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า “Shape Memory Effect” หรือ “เอฟเฟกต์การจำรูปร่าง” ซึ่งหมายถึงวัสดุนี้สามารถกลับสู่รูปร่างเดิมได้แม้หลังจากถูกบิดงอหรือเสียรูปไปก็ตาม

คุณสมบัติที่น่าทึ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโครงสร้างอะตอมของ Nitinol เปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส (Transformation Temperature) โครง structure ของ Nitinol จะอยู่ในรูป “Martensites” ซึ่งเป็นรูปร่างที่ยืดหยุ่นและสามารถเสียรูปได้ง่าย

แต่เมื่ออุ่นขึ้นถึงอุณหภูมิที่กำหนด โครงสร้างของ Nitinol จะเปลี่ยนไปเป็น “Austenite” ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีความแข็งแรงและคงรูป

นั่นหมายความว่า เมื่อ Nitinol ถูกทำให้ร้อนขึ้น จะกลับคืนสู่รูปร่างเดิมโดยอัตโนมัติ!

การค้นพบ Nitinol เกิดขึ้นในปี 1960 โดย Naval Ordnance Laboratory ของสหรัฐอเมริกา

แต่ “Nitinol” ไม่ใช่แค่เรื่องของการเล่นมายากลอย่างเดียว

มันมีประโยชน์มากมายในอุตสาหกรรมต่างๆ

Nitinol: การใช้งานที่หลากหลาย!

สาขาอุตสาหกรรม	แอปพลิเคชัน
การแพทย์	สเทนท์หัวใจ, สายสวนหลอดเลือดแดง, อุปกรณ์ยึดกระดูก
อวกาศ	วงแหวนกันความร้อน, แขนกลหุ่นยนต์
ยานยนต์	วาล์วเครื่องยนต์, ระบบกันสะเทือน
อิเล็กทรอนิกส์	สวิตช์อุณหภูมิ, ไมโครแอกจูเอเตอร์

Nitinol: การผลิตที่ไม่ธรรมดา!

การผลิต Nitinol เริ่มต้นด้วยการหลอมเหล็กและนิกเกิลในอัตราส่วนที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 50% Nickel และ 50% Titanium)

จากนั้นสารละลายนี้จะถูกเทลงในแม่พิมพ์เพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการ

หลังจากนั้น Nitinol จะถูกผ่านกระบวนการ “Heat Treatment” ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการกำหนดคุณสมบัติของ Shape Memory Effect

Nitinol จะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูง (ประมาณ 800-1000°C) และคงไว้ที่อุณหภูมินี้เป็นเวลาหนึ่ง จากนั้นจะค่อยๆ ทำให้เย็นลง

กระบวนการ “Heat Treatment” นี้ทำให้เกิดโครงสร้าง Austenite และ Martensite ใน Nitinol ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างเอฟเฟกต์การจำรูปร่าง!

Nitinol: วัสดุแห่งอนาคต?

Nitinol เป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงมาก คุณสมบัติพิเศษของมันสามารถนำไปใช้ในด้านต่างๆ มากมาย

ในอนาคต เราอาจเห็น Nitinol ถูกนำมาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ทันสมัยมากขึ้น

หุ่นยนต์ที่靈活และชาญฉลาด หรือแม้แต่ “Smart Materials” ที่สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างและคุณสมบัติได้ตามสภาพแวดล้อม!

อย่างไรก็ตาม Nitinol ยังคงเป็นวัสดุที่มีราคาค่อนข้างสูง

การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต Nitinol ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อลดต้นทุนการผลิต

และทำให้ Nitinol เข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับผู้บริโภคทั่วไป

ถือเป็นสิ่งที่จำเป็นในการนำศักยภาพของ Nitinol มาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด!