Sut mae gwifren nitinol yn gweithio?

Mae gwifren nitinol yn fath o aloi cof siâp (SMA) sy'n arddangos priodweddau unigryw megis superelasticity ac effaith cof siâp. Mae'r priodweddau hyn yn deillio o strwythur grisial unigryw nitinol, sy'n caniatáu iddo drawsnewid cyfnod cildroadwy o dan amodau penodol.

Ar dymheredd uchel, mae gwifren nitinol yn bodoli yn y cyfnod austenite, sy'n strwythur crisialog hynod orchymyn. Pan fydd y wifren yn cael ei oeri o dan dymheredd penodol, a elwir yn dymheredd cychwyn martensite, mae'n cael ei drawsnewid fesul cam i'r cyfnod martensite, sy'n strwythur grisial llai gorchymyn. Yn y cam hwn, gellir dadffurfio'r wifren yn hawdd, a bydd yn cadw ei siâp newydd pan fydd yr anffurfiad yn cael ei ddileu. Fodd bynnag, pan fydd y wifren yn cael ei gynhesu uwchlaw'r tymheredd gorffen martensite, mae'n cael ei drawsnewid yn ail gam yn ôl i'r cyfnod austenite, a bydd yn dychwelyd i'w siâp gwreiddiol.

Gadewch i ni ystyried gwifren nitinol tymheredd uchel 45-gradd fel enghraifft. Pan fydd y wifren hon yn cael ei chynhesu i'w thymheredd cyfnod austenite (uwchlaw 500 gradd), bydd yn sythu'n llwyr. Os caiff ei oeri wedyn i dymheredd ystafell tra'n cael ei ddal yn syth, bydd yn cadw ei siâp syth oherwydd ei fod yn y cyfnod martensite. Fodd bynnag, os yw'r wifren wedi'i phlygu neu ei lapio o amgylch silindr tra yn y cyfnod austenite ac yna'n cael ei oeri i dymheredd yr ystafell, bydd yn cadw ei siâp anffurf. Pan fydd y wifren yn cael ei gynhesu i'w dymheredd cyfnod austenite eto, bydd yn dychwelyd i'w siâp syth gwreiddiol.

Nawr, gadewch i ni ystyried y senario lle mae'r wifren nitinol gradd {{0}} yn cael ei oeri i fod yn is na'i dymheredd gorffeniad martensite (tua -10 i 0 gradd) wrth gael ei phlygu neu ei lapio o amgylch silindr. Yn yr achos hwn, bydd y wifren yn cadw ei siâp anffurf hyd yn oed pan gaiff ei gynhesu i'w dymheredd cyfnod austenite oherwydd ei fod wedi cael anffurfiad parhaol oherwydd y trawsnewidiad cyfnod martensite. Felly, ni fydd y wifren yn dychwelyd i'w siâp syth gwreiddiol hyd yn oed ar dymheredd uchel.

Yn yr un modd, os yw'r wifren wedi'i phlygu neu ei chlymu mewn cwlwm tra yn y cyfnod austenite ac yna'n cael ei oeri i dymheredd yr ystafell, bydd yn cadw ei siâp anffurf hyd yn oed pan gaiff ei gynhesu yn ôl i dymheredd ei gyfnod austenite. Mae hyn oherwydd na all y dadffurfiad parhaol a achosir gan y cwlwm gael ei ddadwneud gan y trawsnewidiad cyfnod martensite.

I gloi, mae egwyddor weithredol gwifren nitinol tymheredd uchel yn seiliedig ar ei drawsnewidiad cyfnod cildroadwy rhwng y cyfnodau austenite a martensite, sy'n caniatáu iddo arddangos superelastigedd ac effaith cof siâp. Fodd bynnag, os bydd y wifren yn destun dadffurfiad parhaol tra yn y cyfnod martensite, ni fydd yn gallu adennill ei siâp gwreiddiol hyd yn oed ar dymheredd uchel.