Şekil Hafızalı Alaşımlar

Şu anda kolunuzun kırıldığını düşünün hastaneye gittiniz ve doktor kolunuza platin (paslanmaz çelik üzerine titanyum sprey kaplama veya nitinol nikel-titanyum alaşımı) takılması gerektiğini takılmazsa kolunuzun eski işlevini göremiyeceğini söyledi bu durumda kolunuza takılacak olan malzeme tıp ta platin mühendislikte şekil hafızalı , biyouyumlu malzeme olarak adlandırılır, peki nedir bu malzeme  nelerden oluşur , nasıl çalışır , vücudu nasıl zehirlemez yada kolunuzda nasıl bir işlev görür ki kemiğiniz gibi çalışsın? işte biz bunlara şekil hafızalı alaşımlar diyoruz yani geometrisinin değiştiği durumlarda uygun ısı prosedürü uygulanarak kristal yapılarında faz dönüşümleri etkisiyle önceki şekline tekrar dönebilen metalik malzemeler , daha basit söyleyecek olursak 5 mm uzunluğundaki bir şekil hafızalı alaşımın sıcaklığını faz dönüşüm sıcaklığına çıkaracak olursak bu malzeme ya hafızasına yüklenmiş şekli alacak yada eninde boyunda bir değişim gerçekleşecektir buda bize tıpta , otomotivde, tekstilde , uçak sanayisinde , bazı tren türlerinde,  uzay araçlarında, mems (mikro elektro mekanik sistemler) ve aktüatör lerde , kullanılan ve kolaylık sağlayan malzeme kazandıracaktır.

Gelelim konumuza doktorlar hastane de önce kolunuzun kırık kısmını açar ve ne kadar büyüklükte bir kırık olduğunu tespit eder  ve  bu büyüklükte bir implant malzeme sipariş eder , malzeme gelir kolunuza uygun prosedürler uygulanarak takılır , bu malzeme genellikle titanyum-alüminyum-vanadyum  alaşımıdır , malzeme oda sıcaklığında ( 25° C ) düz silindirik bir vida şeklindeyken kolunuza takıldıktan bir süre sonra yani malzeme  ( 38° C ) insan vücudu ortalama sıcaklığına geldiği anda bu malzemeye yüklenmiş olan hafıza malzeme tarafından hatırlanır ve devreye girer yani alaşımın faz dönüşüm noktalarından biri bu sıcaklıktır , daha sonra bu vidanın ucu kanca şeklinde açılarak kemik yuvalarınıza oturur ve vücut bu malzemeyi tanır malzeme vücuda yabancı gelmez çünkü biyouyumludur  ve bu şekilde vücut bu malzemeyi kabullenerek artık kapalı insan sisteminin bir parçası haline getirir , bu alaşım vücudu zehirlemez çünkü içerisindeki titanyum özel bir metaldir , titanyum insan vücuduyla en uyumlu metaldir , bu nedenle bu malzemeler hep titanyum alaşımlarından yapılır, bu malzemenin üretimi zor ve karmaşıktır geleneksel üretim yöntemleriyle üretmek oldukça zordur ve üretim prosesini kontrol etmek gerçek bir bilgi birikim istemektedir.

Şekil hafızalı alaşımlar genellikle Nitinol ( nikel-titanyum ) , CuSn ( bakır-kalay ) , TiNiAu ( titanyum-nikel-altın)  alaşım sistemleridir. Basit söylemek gerekirse bu alaşımların kafes parametrelerinde  yada kristal yapılarında değişikliğe gidilirse , oynanırsa , bu alaşımlara hafıza yükleyebilirsiniz , Eğer bu malzemeler doğru bir biçimde tasarlanırsa, bu değişim tamamen tersinir kılınabilmekte ve bu alaşımlar aktüatör olarak kullanılabilmektedir.

Örneğin yukarıda görmüş olduğunuz gömlek şekil hafızalı alaşımlarla desteklenmiş bir tekstil ürünüdür , gömleğin kolları ortamın sıcaklığına göre kısalıp uzamaktadır , sıcak havalarda kısalıp , sıcaklığın daha düşük olduğu ortamlarda uzamaktadır , alaşımın faz dönüşüm noktasının sıcaklık aralığı hemen hemen ( 20° C) dir, bu mühendislik malzemesi de insanlığa kolaylık sağlamaktadır.

Örneğin yukarıda görmüş olduğunuz malzeme yine tıp alanında kullanılan bir damar telidir ve şekil hafızalı alaşımdır bu tel damar tıkanıklıklarını gidermek için üretilir , tellerin boyutları mikron seviyelerindedir, tel insan damarlarına zerk ( verilir ) edilir ve tıkanıklığın olduğu noktaya geldiğinde buradan geçemez ve durur durduğu bu nokta da sıcaklığın malzeme tarafından emilmesiyle malzemenin kendi sıcaklığı insan vücudunun sıcaklığıyla aynı noktaya ( 38° C) gelir ve tel kendisine yüklenen hafıza nedeniyle şemsiye şeklinde açılarak damar tıkanıklığını giderir.

Yazının devamını önümüzdeki günlerde okuyabilirsiniz.