Ավանդական մետալուրգիան մեզ սովորեցրել է, որ մետաղի դեֆորմացիան անդառնալի գործընթաց է. եթե դետալը ծռվել է, դրան նախկին տեսքը վերադարձնել կարելի է միայն ուժի կիրառմամբ։ Սակայն գոյություն ունի նյութերի մի դաս, որը կոտրում է այս պատկերացումները։ Ձևի հիշողությամբ համաձուլվածքները (ՁՀՀ) կամ «խելացի մետաղները» օժտված են եզակի հատկությամբ. դրանք դիմանում են կրիտիկական դեֆորմացիաներին, բայց լիովին վերականգնում են նախնական տեսքը որոշակի ջերմաստիճանի հասնելիս։ Նախնական վիճակին վերադառնալու գործընթացը տևում է վայրկյանի բաժիններ, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել այս մետաղները որպես միկրոսկոպիկ և հուսալի հաղորդակներ այնտեղ, որտեղ սովորական շարժիչները չափազանց անարդյունավետ են։
«Հիշողության» գաղտնիքը. ինչպես են ատոմները խաղում խորանարդիկներովԲնականաբար, մետաղը ոչինչ չի հիշում բառի մարդկային իմաստով։ Դրա «հիշողությունը» խիստ բյուրեղային երկրաչափությունն է, որը ինժեներները ներդրել են արտադրության փուլում։ Այսպիսի նյութի ստեղծման գործընթացը գիտնականներն անվանում են «ուսուցում»։
Այսօր ամենահանրաճանաչ և արդյունավետ խելացի համաձուլվածքը նիտինոլն է (նիկելի և տիտանի միացությունը)։ Դրան գերունակություններով օժտելու համար մետաղը ֆիքսում են անհրաժեշտ ձևով և տաքացնում մինչև մոտ 500 °C: Այսպիսի ջերմաստիճանում ատոմները դասավորվում են առավելագույնս կոմպակտ, կոշտ և կանոնավոր հանգույցով, որը հիշեցնում է խորանարդային ցանց։ Այս փուլն անվանվում է աուստենիտ։
Երբ մետաղը սառչում է, այն անցնում է ավելի առաձգական փուլի (մարտենսիտ)։ Այս վիճակում այն կարելի է ծռել ինչպես ուզեք։ Սակայն բյուրեղային կառուցվածքը «մտապահում է» աուստենիտի կոնֆիգուրացիան։ Հենց որ ջերմաստիճանը նորից բարձրանում է, ատոմները ակնթարթորեն վերադասավորվում են խորանարդիկների՝ առարկային վերադարձնելով ելակետային տեսքը։
Գոյություն ունի այդպիսի հիշողության երկու տեսակ՝ միակողմանի, որի դեպքում մետաղը վերադառնում է նախնական ձևին միայն տաքանալիս, և երկկողմանի, երբ համաձուլվածքը ծրագրավորում են այնպես, որ ցածր ջերմաստիճանում այն ընդունում է մեկ ձև, իսկ բարձրում՝ մեկ այլ ձև՝ անվերջ շարժվելով դրանց միջև։
Տիեզերքից մինչև ստոմատոլոգիա. որտեղ են թաքնված խելացի համաձուլվածքներըՔանի որ նիտինոլն ու դրա անալոգները (պղնձի հիմքով համաձուլվածքները կամ երկաթի հիմքով ավելի նոր, ամուր միացությունները) կարողանում են ջերմային էներգիան վերածել մեխանիկական աշխատանքի, դրանք դարձել են կատարյալ թեկնածուներ՝ փոխարինելու համար մեծածավալ շարժիչներն ու հիդրավլիկ համակարգերը։
Խելացի մետաղներն իրենց ամենահաղթական հաջողությունն են ապրում վիրաբուժության և ստոմատոլոգիայի մեջ։ Նիտինոլը կենսահամատեղելի է, այսինքն՝ չի մերժվի օրգանիզմի կողմից։ Արդյունքում այն օգտագործվում է ստենտների՝ խցանված անոթները ընդլայնելու համար նախատեսված փոքրիկ ցանցավոր խողովակների արտադրության համար։ Նյութը կիրառվում է նաև ատամների բրեկետներ պատրաստելու համար։
Աերոտիեզերական ոլորտում ձևի հիշողությամբ համաձուլվածքներն օգտագործվում են անաղմուկ շարժիչներ և ադապտիվ թևեր ստեղծելու համար։ Ինքնաթիռի թևիկները (flaps) կարող են փոխել իրենց անկյունը՝ արձագանքելով թռիչքի ժամանակ դրսի ջերմաստիճանի փոփոխությանը՝ առանց ծանր էլեկտրական հաղորդակների մասնակցության։ Ռոբոտատեխնիկայում, հատկապես «փափուկ ռոբոտների» ոլորտում, նիտինոլե բարակ թելերը կատարում են արհեստական մկանների դեր. թույլ հոսանքի մատուցումը տաքացնում է լարը, այն սեղմվում է՝ ստիպելով մեխանիկական ձեռքին ծալվել ճիշտ կենդանի բիցեպսի պես։
Մենք ամեն օր առնչվում ենք ՁՀՀ-ների հետ՝ նույնիսկ չկասկածելով այդ մասին։ Ակնոցների շրջանակները, որոնք կարելի է կիսով չափ ծռել առանց կոտրվելու ռիսկի, պատրաստված են հենց նիտինոլից։ Ժամանակակից սմարթֆոններում խելացի համաձուլվածքները պատասխանատու են տեսախցիկների ավտոֆոկուսի և ստաբիլիզացման համար. դրանք փոխարինում են ավանդական մոտորիկներին՝ սարքն ավելի բարակ և հուսալի դարձնելով։ Ավտոարդյունաբերության մեջ դրանք կառավարում են ավտոմատ հայելիները և նստատեղերի կլիմայական համակարգերը։
Ի՞նչ սպասելԱյսօր նյութագետները աշխատում են խելացի տների և ենթակառուցվածքների համար ինքնավերականգնվող կոնստրուկցիաների ստեղծման վրա։ Պատկերացրեք մի կամուրջ կամ ճանապարհային ծածկույթ, որոնց վրայի ճաքերը ինքնուրույն ձգվում-փակվում են ամառային արևի ազդեցության տակ։
Ձևի հիշողությամբ համաձուլվածքները ջնջել են ֆանտաստիկայի և իրականության միջև եղած սահմանը։ Մետաղը դադարել է լինել պարզապես անկենդան, ստատիկ կմախք. այն դարձել է դինամիկ նյութ, որն ընդունակ է արձագանքել շրջակա աշխարհին։ Եվ ապագան, որտեղ իրերն իրենք իրենց կնորոգեն, արդեն եկել է։
Հետևեք NEWS.am Tech-ին Facebook-ում և Twitter-ում