Muistimetallivaahto tottelee magneettikenttää - T&T
9.1.2008 klo 08:10
Muistimetallivaahto tottelee magneettikenttää
Kuvassa huokoista vaahtoalumiinia, jota käytetään älymateriaalien runkoaineena. | Kuva: Reijo Hietanen
Kevyt ja halpa muistimetallivaahto reagoi magneettikentän muutoksiin. Sovelluksia voi löytyä tietoliikenteestä, robotiikasta ja esimerkiksi lentokoneteollisuudesta.
Nikkeli-mangaani-gallium-vaahto venyy magneettikentässä ja säilyttää uuden muotonsa magneettikentän sammuessa. Vaahto palautuu alkuperäiseen muotoonsa, kun magneettikenttää käännetään 90 astetta.
Useimmat muistimetallit reagoivat lämpötilan muutoksiin. Magnetismilla muistimetallit toimivat nopeammin ja reagoivat myös etäältä, joten ne sopivat hyvin lääketieteen sovelluksiin. Esimerkiksi stentti eli verisuonia laajentava tukiverkko voidaan uittaa suonen sisään kapeana ja pullistaa tavoitemittoihinsa, kun se on saatu paikoilleen.
Tällä periaatteella toimivia stenttejä on toisaalta jo toteutettu lämpötilaan reagoivilla nikkeli-titaani-muistimetalliseoksilla.
Suolalla vaahtoa
Yksittäinen nikkeli-mangaani-gallium-kide venyy magneettikentässä jopa kymmenen prosenttia. Kiteiden valmistus on kuitenkin kallista ja aikaavievää. Normaalissa metallissa kiteet sojottavat kukin eri suuntaan ja myös venyvät magneettikentässä kukin eri suuntaan, jolloin ne kumoavat toistensa liikkeen.
Northwestern-yliopiston materiaalitekniikan professori David Dunandin tavoitteena oli monikiteinen aine, jossa yksittäisellä kiteellä olisi tilaa liikkua niin, että muutokset eivät kumoaisi toisiaan. Dunand keksi muodostaa metallista vaahtoa kaatamalla sulaa metallia huokoiseen suolapalaseen. Jäähtyneestä seoksesta voi liuottaa suolana käytetyn natriumaluminaatin pois hapolla. Jäljelle jää sienimäinen metallirakennelma.
Dunandin mukaan vaahto syntyy helposti ja halvalla ja toimii toistuvasti, nopeasti ja täsmällisesti.
Vaahtomuistimetalli venyy toistaiseksi vain 0,12 prosenttia, mikä ei riitä kunnollisiin sovelluksiin. Vaahdon säikeissä on useita pieniä kiteitä, joiden muodonmuutokset kumoavat toinen toisiaan. Dunandin mukaan kehitys on vasta alussa. Tavoitteena on vaahto, jossa yksi säie on yksi kide.
Muistimetallivaahtoa voisi käyttää esimerkiksi mikroskoopeissa, optisen tiedonsiirron pienissä peileissä ja lääketieteen roboteissa. Lentokoneissa muistimetalli voisi muovata siivet lennon aikana aerodynaamisempaan muotoon.
Metallinen lihas syö metanolia
Nikkeli-titaanilejeeringistä rakennettu "lihasmateriaali" supistuu ja ojentuu polttoainesyötön mukaan. Se nostaa kuormaa 500 kertaa samankokoista ihmislihasta enemmän.
Älymateriaalit sytyttivät teollisuuden
Elektroniikkaboksi, joka itse tasaa lämpötilaerot. Teollisuussuodatin, joka puhdistaa itse itsensä. Rakenne, joka itse vaimentaa värähtelyn. Nämä niin sanotut älykkäät materiaalit kiinnostavat nyt teollisuutta.
Metallitekniikka / Juha-Pekka Kervinen
Magneettinen muistimetalli on valmis valloituksiin
Msm (Magnetic Shape Memory) -materiaalista tehdylle kappaleelle on ominaista, että se vääntyy tai muuttaa mittojaan joutuessaan magneettikenttään