Şekil Hafızası Olan Alaşım: Nitinol
nitinol, şekil hafızası olan alaşım olarak nitelendirilmektedir. genel olarak eş atomlu ni (%50) ve ti (%50) yada eş atoma yakın nikel (%55) ve titanyum (%45) metallerinden oluşan bir intermetalik bileşiktir. nitinol 1962 yılında keşfedilmiştir. nol adı ise alaşımı bulan şirketin adından gelmektedir. naval ordnance laboratory.
nitinolü şöyle düşünebiliriz
nitinolden üretilmiş bir arabanız olduğunu düşünün ve çok ciddi bir kaza yaptınız, arabanızda ağır hasar mevcut. sonra kocaman bir kap dolusu sıcak su alıyorsunuz ve arabanızın hasar alan bölgelerine bu sıcak suyu döküyorsunuz. sonuç, hiç kaza yapmamışçasına muazzam bir şekilde arabanız eski haline dönüveriyor.
peki nitinol bu hareketini nasıl gerçekleştiriyor?
bu hareketin en temel nedeni nitinolün kristal yapısından kaynaklanmaktadır. nitinolün atomlarının konumları yüksek ve düşük sıcaklıklıklarda farklılık göstermektedir. düşük sıcaklıkta esneme kabiliyeti fazla iken yüksek sıcaklıklarda kırılgandır. düşük sıcaklıklarda bir kuvvet uygulandığında çok çabuk şekil değiştirebilmektedirler. bu şekil değişikliği sonrasında ise yüksek sıcaklık uygulanınca kristal yapıdaki atomlar konum değiştirerek ilk hallerine geri dönerler.
genellikle bu dönüşüm sıcaklığı 30 derecedir. ve 30 derece altındaki kristal formuna martensit denmektedir. ilk haline döndüğü formu ise östenit olarak adlandırılmaktadır. ayrıca bu dönüşüm sıcaklığı alaşım içerisindeki bileşelerin oranları ile de değişiklik göstermektedir. titanyum oranı ne kadar yüksek olursa dönüşüm sıcaklığı da onunla doğru orantılı şekilde artış göstermektedir.
bu döngü maalesef ki sonsuz değildir. nitinol birkaç kez ilk haline geri dönme işlemini gerçekleştirdikten sonra fonksiyonlarını kaybetmektedir. bunun en büyük problemi kalp damarlarının açılmasını sağlayan stentlerde nitinolün bir süre sonra tam olarak eski haline dönmemesi ile sonuçlanmasıdır. bu engeli aşmak için ise science dergisinde yayımlanan araştırmada bilim insanlarının geliştirdiği nikel, titanyum ve bakırdan oluşan malzeme 10 milyondan fazla defa şekil değiştirmesine rağmen, kristal yapısında herhangi bir hasar meydana gelmemiştir.
ayrıca massachusetts teknoloji enstitüsü ile singapur’daki nanyang teknoloji üniversitesi’nden araştırmacılar sadece metallerin bu özelliğe sahip olmadığını göstermiştir. seramik kolayca kırılabilen bir malzemedir. ancak geliştirilen yeni seramik malzeme hem esnek yapıda hem de hafızalı metaller gibi eğildikten sonra ısıtıldığında tekrar başlangıçtaki şekline geri dönebilmektedir. (kırılmadan bükülen seramikler)