Experiment zum magischen Nitinoldraht mit Formgedächtnis von SAM

Nitinol ist ein Alias der Nickel-Titan-Legierung. Sie wurde nach ihrer Zusammensetzung und dem Ort ihrer Entdeckung benannt: Nickel-Titan bzw. Naval Ordnance Laboratory. Wie der Name schon sagt, besteht Nitinol aus zwei Metallen, Nickel (als Ni bezeichnet) und Titan (als Ti bezeichnet), wobei jeder Bestandteil etwa 50 % ausmacht und sich bis zu 100 % addiert.

Obwohl die Materialeigenschaften von Nitinol-Legierungen von ihrer genauen Zusammensetzung abhängen, weisen sie alle zwei interessante Merkmale auf. Die eine ist Superelastizität oder Pseudoelastizität. Die andere ist das Formgedächtnis, das wie eine Art Zauberei aussieht, wie wir Ihnen später zeigen werden. Nitinol ist gegenüber Verformungen durch äußere Kräfte nur in einem engen Temperaturbereich elastisch, der oberhalb einer kritischen Temperatur liegt, die als"Umwandlungstemperatur" bezeichnet wird. Dies ist die so genannte Superelastizität. Formgedächtnis bedeutet, dass Nitinol in der Lage ist, seine ursprüngliche normale Form aus einer Verformung bei niedriger Temperatur wiederherzustellen, wenn es auf eine relativ hohe Temperatur erhitzt wird, die ebenfalls über der Umwandlungstemperatur liegen muss. Der Formgedächtniseffekt findet sich auch bei Gold-Cadmium-Legierungen und Kupfer-Zink-Legierungen. Diese beiden besonderen Eigenschaften von Nitinol lassen sich durch die"martensitische Umwandlung" erklären, eine reversible Phasenumwandlung zwischen zwei oder mehr festen Zuständen eines Materials.

Zurzeit produziert Stanford Advanced Materials (SAM) ein kurzes Video, in dem Nitinol-Drähte verwendet werden, um die Superelastizität und das Formgedächtnis von Nitinol zu zeigen. Zum besseren Verständnis des Videos sind am Ende Untertitel eingefügt. Verwenden Sie einen VPN-Dienst, wenn das Video nicht geladen werden kann. SAM bietet Ihnen auch weitere Details über Nitinol.

Untertitel zum Nitinol-Video

1. Hallo, hier ist Alex von Stanford Advanced Materials, und ich bin hier, um Ihnen ein neues Material vorzustellen.
2. Es heißt Nitinol und ist eine Legierung aus Nickel und Titan.
3. Nitinol hat zwei sehr interessante Eigenschaften, eine davon ist die Superelastizität.
4. Um das zu demonstrieren, werde ich es zu einer Art Spule biegen.
5. Sie können sehen, dass es, egal wie ich es biege, sofort wieder in seine Form zurückspringt.
6. Die andere Eigenschaft ist das Formgedächtnis.
7. Ich nehme also diesen Nitinoldraht.
8. Ich lege ihn in eine Schüssel mit Eiswasser, etwa so.
9. Und hier werde ich ihn biegen.
10. Und im Gegensatz zu vorher wird er die Biegung halten.
11. Es wird so gekrümmt.
12. Als nächstes lege ich ihn in eine Schüssel mit warmem Wasser.
13. Und es wird gleich wieder zurückspringen.
14. Also mache ich es noch einmal.
15. Ich biege ihn im kalten Wasser so.
16. Der Draht wird diese Biegung beibehalten.
17. Sobald ich ihn in warmes Wasser lege.
18. springt er sofort zurück.
19. Nitinoldraht hat also mehrere Anwendungen.
20. Er wird in Angeldraht verwendet.
21. Er wird in Brillengestellen verwendet.
22. Und er wird auch in Zahnspangen verwendet.