Lega a memoria di forma

Una lega a memoria di forma (SMA, metallo intelligente, metallo di memoria, lega di memoria, filo muscolare, lega intelligente) è una lega che “ricorda” la sua forma originale e che quando deformata ritorna alla sua forma pre-deformata quando viene riscaldata. Questo materiale è un’alternativa leggera e allo stato solido agli attuatori convenzionali come i sistemi idraulici, pneumatici e basati su motore. Le leghe a memoria di forma hanno applicazioni nei settori della robotica e automobilistica, aerospaziale e biomedica.

Panoramica
Le due leghe a memoria di forma più diffuse sono le leghe rame-alluminio-nichel e nichel-titanio (NiTi) ma le SMA possono anche essere create legando zinco, rame, oro e ferro. Sebbene gli SMA basati su ferro e rame, come Fe-Mn-Si, Cu-Zn-Al e Cu-Al-Ni, siano commercialmente disponibili e meno costosi di NiTi, le SMA basate su NiTi sono preferibili per la maggior parte delle applicazioni a causa della loro stabilità , praticabilità e prestazioni termo-meccaniche superiori. Le SMA possono esistere in due fasi differenti, con tre diverse strutture cristalline (ad esempio martensite gemellare, martensite e austenite stagnante) e sei possibili trasformazioni.

Le leghe di NiTi cambiano dall’austenite alla martensite dopo il raffreddamento; Mf è la temperatura alla quale la transizione alla martensite termina con il raffreddamento. Di conseguenza, durante il riscaldamento As e Af sono le temperature a cui inizia la trasformazione dalla martensite all’austenite. L’uso ripetuto dell’effetto memoria di forma può portare a uno spostamento delle temperature di trasformazione caratteristico (questo effetto è noto come affaticamento funzionale, poiché è strettamente correlato a un cambiamento delle proprietà microstrutturali e funzionali del materiale). La temperatura massima alla quale le SMA non possono più essere indotte da stress è chiamata Md, dove gli SMA sono deformati in modo permanente.

La transizione dalla fase di martensite alla fase austenitica dipende solo dalla temperatura e dallo stress, non dal tempo, poiché la maggior parte dei cambiamenti di fase sono, in quanto non vi è alcuna diffusione. Allo stesso modo, la struttura austenitica prende il nome dalle leghe di acciaio di una struttura simile. È la transizione reversibile senza diffusione tra queste due fasi che si traduce in proprietà speciali. Mentre la martensite può essere formata dall’austenite raffreddando rapidamente l’acciaio al carbonio, questo processo non è reversibile, quindi l’acciaio non ha proprietà di memoria di forma.

ξ (T) rappresenta la frazione di martensite. La differenza tra la transizione di riscaldamento e la transizione di raffreddamento dà origine a un’isteresi in cui parte dell’energia meccanica viene persa nel processo. La forma della curva dipende dalle proprietà del materiale della lega a memoria di forma, come la lega. e indurire il lavoro.

Effetti utilizzabili
Le leghe a memoria di forma possono trasmettere forze molto grandi senza affaticamento evidente a diversi 100.000 cicli di movimento. Rispetto ad altri materiali attuatori, le leghe a memoria di forma hanno di gran lunga la più grande capacità di lavoro specifica (rapporto tra il lavoro svolto e il volume del materiale). Gli elementi di memoria di forma possono funzionare per diversi milioni di cicli. Tuttavia, all’aumentare del numero di cicli, le proprietà degli elementi di memoria di forma, ad esempio, possono rimanere una deformazione residua dopo la conversione.

In linea di principio, tutte le leghe a memoria di forma possono tutte eseguire effetti di memoria di forma. Il rispettivo effetto desiderato è il compito della tecnologia di produzione e dei materiali e deve essere addestrato sintonizzando le temperature operative e ottimizzando le dimensioni dell’effetto.

Memoria di forma a una o a due vie
Le leghe a memoria di forma hanno diversi effetti di memoria di forma. Due effetti comuni sono la memoria di forma a una via e a due vie. Di seguito è mostrato uno schema degli effetti.

Le procedure sono molto simili: a partire dalla martensite, aggiungendo una deformazione reversibile per l’effetto unidirezionale o una deformazione grave con una quantità irreversibile per il doppio senso, riscaldando il campione e raffreddandolo nuovamente.

Effetto memoria unidirezionale
Quando una lega a memoria di forma è nel suo stato freddo (sotto As), il metallo può essere piegato o allungato e manterrà quelle forme fino a riscaldarsi sopra la temperatura di transizione. Al riscaldamento, la forma cambia all’originale. Quando il metallo si raffredda, rimarrà nella forma calda, fino a deformarsi nuovamente.

Con l’effetto unidirezionale, il raffreddamento da alte temperature non causa un cambio di forma macroscopico. È necessaria una deformazione per creare la forma a bassa temperatura. Durante il riscaldamento, la trasformazione inizia da As e viene completata in Af (in genere da 2 a 20 ° C o più calda, a seconda della lega o delle condizioni di carico). Come determinato dal tipo e dalla composizione della lega e può variare tra -150 ° C e 200 ° C.

Effetto memoria bidirezionale
L’effetto a memoria di forma a due vie è l’effetto che il materiale ricorda due forme diverse: una a basse temperature e una a forma di alta temperatura. Si dice che un materiale che mostra un effetto memoria di forma durante il riscaldamento e il raffreddamento abbia una memoria di forma a due vie. Questo può anche essere ottenuto senza l’applicazione di una forza esterna (effetto intrinseco a due vie). La ragione per cui il materiale si comporta in modo così diverso in queste situazioni è la formazione. L’allenamento implica che una memoria di forma possa “imparare” a comportarsi in un certo modo. In circostanze normali, una lega a memoria di forma “ricorda” la sua forma a bassa temperatura, ma al riscaldamento per recuperare la forma ad alta temperatura, “dimentica” immediatamente la forma a bassa temperatura. Tuttavia, può essere “addestrato” a “ricordare” di lasciare alcuni promemoria della condizione di bassa temperatura deformata nelle fasi ad alta temperatura. Ci sono diversi modi per farlo. Un oggetto formato e allenato, riscaldato oltre un certo punto, perderà l’effetto memoria a due vie.

Comportamento pseudoelastico (“superelasticità”)
Nelle leghe a memoria di forma, oltre alla normale deformazione elastica, è possibile osservare un cambiamento di forma reversibile causato dalla forza esterna. Questa deformazione “elastica” può superare l’elasticità dei metalli convenzionali fino a venti volte. La causa di questo comportamento, tuttavia, non è la forza legante degli atomi, ma una trasformazione di fase all’interno del materiale. Il materiale deve essere presente nella fase ad alta temperatura con struttura austenitica. Sotto sollecitazioni esterne, la forma cubica con la faccia incantata, l’austenite nella martensite tetragonale distorta (corpo-centrato o centrato sul corpo cubico, reticolo distorto tetragonale) intorno (martensite indotta da stress). Una volta scaricata, la martensite si trasforma in austenite. Poiché ogni atomo mantiene il suo atomo vicino durante la trasformazione, è anche chiamato una trasformazione di fase senza diffusione. Pertanto, la proprietà è chiamata comportamento pseudoelastico. Il materiale ritorna quando è sollevato dalla sua tensione interna alla sua forma originale. Non sono richiesti cambiamenti di temperatura per questo.

Le SMA mostrano anche la superelasticità, che è caratterizzata dal recupero di ceppi relativamente grandi con alcuni, tuttavia, dissipazione. Oltre alle trasformazioni di fase indotte dalla temperatura, le fasi di martensite e austenite possono essere indotte in risposta a stress meccanici. Quando gli SMA vengono caricati nella fase austenitica (cioè al di sopra di una certa temperatura), il materiale inizierà a trasformarsi nella fase di martensite (gemellata) quando si raggiunge uno stress critico. In seguito al carico continuo e all’assunzione di condizioni isotermiche, la martensite (gemellata) inizierà a staccarsi, consentendo al materiale di subire deformazioni plastiche. Se lo scarico avviene prima della plasticità, la martensite si trasforma nuovamente in austenite e il materiale recupera la sua forma originale sviluppando un’isteresi. Ad esempio, questi materiali possono deformarsi in modo reversibile a tensioni molto elevate, fino al 7 percento. Una discussione più approfondita sul comportamento pseudoelastico è presentata dal lavoro sperimentale di Shaw & Kyriakides, e più recentemente da Ma et al.

Storia
I primi passi segnalati verso la scoperta dell’effetto memoria di forma furono presi negli anni ’30. Secondo Otsuka e Wayman, Arne Ölander scoprì il comportamento pseudoelastico della lega Au-Cd nel 1932. Greninger e Mooradian (1938) osservarono la formazione e la scomparsa di una fase martensitica diminuendo e aumentando la temperatura di una lega Cu-Zn. Il fenomeno di base dell’effetto memoria governato dal comportamento termoelastico della fase di martensite fu ampiamente riportato un decennio più tardi da Kurdjumov e Khandros (1949) e anche da Chang e Read (1951).

Le leghe di nichel-titanio furono sviluppate per la prima volta nel 1962-1963 dal Naval Ordnance Laboratory degli Stati Uniti e commercializzate con il nome commerciale Nitinol (un acronimo per Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratories). Le loro straordinarie proprietà furono scoperte per caso. Un campione che è stato deformato molte volte è stato presentato in una riunione di gestione del laboratorio. Uno dei direttori tecnici associati, il dott. David S. Muzzey, decise di vedere cosa sarebbe successo se il campione fosse stato sottoposto a calore e avesse tenuto l’accendino di pipa sotto di esso. Con stupore di tutti il ​​campione tornò alla sua forma originale.

Esiste un altro tipo di SMA, chiamato lega ferromagnetica a memoria di forma (FSMA), che cambia forma sotto forti campi magnetici. Questi materiali sono di particolare interesse in quanto la risposta magnetica tende ad essere più veloce e più efficiente delle risposte indotte dalla temperatura.

Le leghe metalliche non sono gli unici materiali termicamente reattivi; sono stati sviluppati polimeri a memoria di forma e sono stati commercializzati alla fine degli anni ’90.

Strutture di cristallo
Molti metalli hanno diverse strutture cristalline nella stessa composizione, ma la maggior parte dei metalli non mostra questo effetto memoria di forma. La speciale proprietà che consente alle leghe a memoria di forma di tornare alla loro forma originale dopo il riscaldamento è che la loro trasformazione cristallina è completamente reversibile. Nella maggior parte delle trasformazioni cristalline, gli atomi nella struttura percorrono il metallo per diffusione, cambiando la composizione localmente, anche se il metallo nel suo complesso è composto dagli stessi atomi. Una trasformazione reversibile non coinvolge questa diffusione di atomi, invece tutti gli atomi si spostano contemporaneamente per formare una nuova struttura, molto nel modo in cui un parallelogramma può essere ricavato da un quadrato spingendo su due lati opposti. A temperature diverse, vengono preferite diverse strutture e quando la struttura viene raffreddata attraverso la temperatura di transizione, la struttura martensitica si forma dalla fase austenitica.

Leghe a memoria magnetica
Oltre alle leghe magnetiche eccitate termicamente descritte sopra, esistono leghe a memoria di forma (in lega di memoria a forma di magnete, MSMA) che mostrano un cambiamento di forma magneticamente eccitato. In questo caso, passare attraverso l’applicazione di un campo magnetico esterno, i confini gemelli e vi è un cambiamento di forma e lunghezza. La variazione ottenibile in lunghezza di tali leghe è attualmente nell’intervallo fino al 10% a forze trasferibili relativamente piccole (contrariamente ai materiali magnetostrittivi).

Produzione
Le leghe a memoria di forma sono tipicamente realizzate mediante fusione, utilizzando fusione ad arco sotto vuoto o fusione ad induzione. Si tratta di tecniche specialistiche utilizzate per limitare al minimo le impurità nella lega e assicurare che i metalli siano ben miscelati. Il lingotto viene quindi laminato a caldo in sezioni più lunghe e quindi disegnato per trasformarlo in filo.

Il modo in cui le leghe sono “addestrate” dipende dalle proprietà desiderate. L ‘”allenamento” determina la forma che la lega ricorderà quando viene riscaldata. Ciò avviene riscaldando la lega in modo che le dislocazioni si riordinino in posizioni stabili, ma non così calde che il materiale ricristallizza. Vengono riscaldati a una temperatura compresa tra 400 ° C e 500 ° C per 30 minuti, modellati a caldo, quindi raffreddati rapidamente mediante raffreddamento in acqua o raffreddamento con aria.

Proprietà
Le leghe a memoria di forma basate su rame e NiTi sono considerate materiali di ingegneria. Queste composizioni possono essere prodotte per quasi qualsiasi forma e dimensione.

La resistenza allo snervamento delle leghe a memoria di forma è inferiore a quella dell’acciaio convenzionale, ma alcune composizioni hanno una maggiore resistenza allo snervamento rispetto alla plastica o all’alluminio. La tensione di snervamento per Ni Ti può raggiungere 500 MPa. L’alto costo del metallo stesso e le esigenze di elaborazione rendono difficile e costoso implementare gli SMA in un progetto. Di conseguenza, questi materiali vengono utilizzati in applicazioni in cui è possibile sfruttare le proprietà super elastiche o l’effetto memoria di forma. L’applicazione più comune è in attuazione.

Uno dei vantaggi dell’uso di leghe a memoria di forma è l’alto livello di deformazione plastica recuperabile che può essere indotta. Il ceppo massimo recuperabile che questi materiali possono contenere senza danni permanenti è fino all’8% per alcune leghe. Questo si confronta con una deformazione massima dello 0,5% per gli acciai convenzionali.

Limitazioni pratiche
SMA ha molti vantaggi rispetto agli attuatori tradizionali, ma soffre di una serie di limitazioni che possono ostacolare l’applicazione pratica. In numerosi studi, è stato sottolineato che solo alcune delle applicazioni brevettate in lega di memoria di forma hanno successo commerciale a causa delle limitazioni dei materiali combinate con una mancanza di conoscenza del materiale e del design e strumenti associati, come approcci e tecniche di progettazione impropri. Le sfide nella progettazione di applicazioni SMA sono di superare i loro limiti, che includono un ceppo utilizzabile relativamente piccolo, una bassa frequenza di attuazione, bassa controllabilità, bassa precisione e bassa efficienza energetica.

Tempo di risposta e simmetria di risposta
Gli attuatori SMA sono tipicamente azionati elettricamente, dove una corrente elettrica determina il riscaldamento del Joule. La disattivazione si verifica in genere per trasferimento di calore convettivo libero nell’ambiente circostante. Di conseguenza, l’attuazione della SMA è tipicamente asimmetrica, con un tempo di attuazione relativamente rapido e un tempo di disattivazione lento. Sono stati proposti numerosi metodi per ridurre il tempo di disattivazione della SMA, inclusa la convezione forzata, e ritardare la SMA con un materiale conduttivo per manipolare la velocità di trasferimento del calore.

Nuovi metodi per migliorare la fattibilità degli attuatori SMA includono l’uso di un “lagging” conduttivo. questo metodo utilizza una pasta termica per trasferire rapidamente il calore dalla SMA per conduzione. Questo calore viene quindi trasferito più facilmente nell’ambiente per convezione poiché i raggi esterni (e l’area di trasferimento del calore) sono significativamente maggiori di quelli del filo nudo. Questo metodo si traduce in una significativa riduzione dei tempi di disattivazione e di un profilo di attivazione simmetrico. Come conseguenza della maggiore velocità di trasferimento del calore, viene aumentata la corrente richiesta per ottenere una determinata forza di azionamento.

Affaticamento strutturale e affaticamento funzionale
La SMA è soggetta a fatica strutturale – una modalità di fallimento con la quale il carico ciclico risulta nell’iniziazione e propagazione di una fessura che alla fine porta a una perdita di funzione catastrofica per frattura. La fisica alla base di questa modalità di fatica è l’accumulo di danni microstrutturali durante il caricamento ciclico. Questa modalità di errore è presente nella maggior parte dei materiali tecnici, non solo nelle SMA.

Le SMA sono anche soggette ad affaticamento funzionale, una modalità di fallimento non tipica della maggior parte dei materiali ingegneristici, per cui la SMA non fallisce strutturalmente ma perde nel tempo le sue caratteristiche di memoria di forma / superelastiche. Come conseguenza del carico ciclico (sia meccanico che termico), il materiale perde la sua capacità di subire una trasformazione di fase reversibile. Ad esempio, lo spostamento di lavoro in un attuatore diminuisce all’aumentare dei numeri del ciclo. La fisica alla base di questo è un graduale cambiamento nella microstruttura, in particolare, l’accumulo di dislocazioni degli alloggi. Questo è spesso accompagnato da un cambiamento significativo nelle temperature di trasformazione. La progettazione degli attuatori SMA può anche influenzare la fatica strutturale e funzionale della SMA, come le configurazioni delle pulegge nel sistema SMA-Pulley.

Azionamento involontario
Gli attuatori SMA sono tipicamente azionati elettricamente dal riscaldamento Joule. Se la SMA viene utilizzata in un ambiente in cui la temperatura ambiente non è controllata, può verificarsi un azionamento non intenzionale dovuto al riscaldamento dell’ambiente.

applicazioni

Industriale

Aerei e veicoli spaziali
Boeing, General Electric Aircraft Engines, Goodrich Corporation, NASA, Texas A & M University e All Nippon Airways hanno sviluppato la geometria variabile Chevron utilizzando una NiTi SMA. In futuro, questo tipo di ugello a ventaglio con area variabile (VAFN) consentirà motori a getto più silenziosi ed efficienti. Nel 2005 e nel 2006, la Boeing ha condotto test di volo di successo su questa tecnologia.

Le SMA vengono esplorate come smorzatori di vibrazioni per veicoli di lancio e motori a reazione commerciali. La grande quantità di isteresi osservata durante l’effetto superelastico consente alle SMA di dissipare energia e smorzare le vibrazioni. Questi materiali promettono di ridurre gli elevati carichi di vibrazione sui carichi utili durante il lancio e sulle pale dei ventilatori nei motori dei jet commerciali, consentendo progettazioni più leggere ed efficienti. Le SMA presentano anche potenziale per altre applicazioni ad alto impatto come cuscinetti a sfera e carrello di atterraggio.

C’è anche un forte interesse nell’utilizzo di SMA per una varietà di applicazioni attuatore nei motori a reazione commerciali, che ridurrebbe in modo significativo il loro peso e aumenterebbe l’efficienza. Ulteriori ricerche devono essere condotte in quest’area, tuttavia, per aumentare le temperature di trasformazione e migliorare le proprietà meccaniche di questi materiali prima che possano essere implementati con successo. Una rassegna dei recenti progressi nelle leghe a memoria di forma ad alta temperatura (HTSMA) è presentata da Ma et al.

Vengono inoltre esplorate una varietà di tecnologie di morphing delle ali.

Settore automobilistico
Il primo prodotto ad alto volume (> 5 attuatori MIO / anno) è una valvola automobilistica utilizzata per controllare le camere d’aria pneumatiche a bassa pressione in un seggiolino per auto che regolano il contorno del supporto lombare / dei sostegni. I benefici complessivi della SMA rispetto ai solenoidi utilizzati tradizionalmente in questa applicazione (rumore inferiore / EMC / peso / fattore di forma / consumo energetico) sono stati il ​​fattore cruciale nella decisione di sostituire la vecchia tecnologia standard con SMA.

La Chevrolet Corvette del 2014 divenne il primo veicolo a incorporare gli attuatori SMA, che sostituirono gli attuatori motorizzati più pesanti per aprire e chiudere lo sfiato del portello che rilascia l’aria dal bagagliaio, facilitando la chiusura. Vengono inoltre prese di mira una varietà di altre applicazioni, tra cui i generatori elettrici per generare elettricità dal calore di scarico e le dighe aeree su richiesta per ottimizzare l’aerodinamica a varie velocità.

Robotica
Ci sono stati anche studi limitati sull’uso di questi materiali in robotica, ad esempio il robot hobbista Stiquito (e “Roboterfrau Lara”), in quanto consentono di creare robot molto leggeri. Recentemente, una mano protesica è stata introdotta da Loh et al. che può quasi replicare i movimenti di una mano umana [Loh2005]. Vengono anche esplorate altre applicazioni biomimetiche. I punti deboli della tecnologia sono l’inefficienza energetica, i tempi di risposta lenti e l’ampia isteresi.

Mano robotica bioingegnerizzata
Vi sono alcuni prototipi di mano robotizzata basati su SMA che utilizzano l’effetto memoria di forma (SME) per muovere le dita.

Strutture civili
Le SMA trovano una varietà di applicazioni in strutture civili come ponti ed edifici. Una di queste applicazioni è l’Intelligent Reinforced Concrete (IRC), che incorpora fili SMA incorporati nel calcestruzzo. Questi fili possono percepire crepe e contrarsi per guarire le fratture di dimensioni macro. Un’altra applicazione è la sintonizzazione attiva della frequenza naturale strutturale utilizzando fili SMA per smorzare le vibrazioni.

tubatura
La prima applicazione commerciale del consumatore era un accoppiamento a memoria di forma per tubazioni, ad es. Tubi per condotte per applicazioni industriali, tubi per l’acqua e simili tipi di tubazioni per applicazioni commerciali / di consumo.

Telecomunicazione
La seconda applicazione ad alto volume era un attuatore autofocus (AF) per uno smartphone. Attualmente ci sono diverse aziende che lavorano su un modulo di stabilizzazione ottica dell’immagine (OIS) pilotato da fili fatti da SMA

Medicina
Le leghe a memoria di forma sono applicate in medicina, ad esempio come dispositivi di fissazione per osteotomie in chirurgia ortopedica, in apparecchi dentali per esercitare costanti forze di spostamento dei denti sui denti e in Capsule Endoscopy possono essere utilizzate come innesco per l’azione di biopsia.

Alla fine degli anni ’80, l’introduzione commerciale di Nitinol come tecnologia abilitante in una serie di applicazioni mediche endovascolari minimamente invasive. Sebbene più costosi dell’acciaio inossidabile, le proprietà autoespandibili delle leghe di Nitinol prodotte per BTR (risposta alla temperatura corporea), hanno fornito un’alternativa interessante ai dispositivi espandibili a palloncino negli innesti di stent in cui conferisce la capacità di adattarsi alla forma di determinati vasi sanguigni quando esposto alla temperatura corporea. In media, il 50% di tutti gli stent vascolari periferici attualmente disponibili sul mercato mondiale sono fabbricati con Nitinol.

Optometria
Le montature per occhiali realizzate in SMA contenenti titanio sono commercializzate con i marchi Flexon e TITANflex. Questi telai sono in genere fatti di leghe a memoria di forma che hanno la loro temperatura di transizione impostata al di sotto della temperatura ambiente prevista. Ciò consente ai telai di subire una grande deformazione sotto sforzo, ma riacquistare la forma desiderata una volta che il metallo viene nuovamente scaricato. I grandi ceppi apparentemente elastici sono dovuti all’effetto martensitico indotto da stress, in cui la struttura cristallina può trasformarsi sotto carico, consentendo alla forma di cambiare temporaneamente sotto carico. Ciò significa che gli occhiali fatti di leghe a memoria di forma sono più robusti contro i danni accidentali.

Chirurgia ortopedica
Il metallo di memoria è stato utilizzato nella chirurgia ortopedica come dispositivo di compressione-fissazione per osteotomie, tipicamente per le procedure degli arti inferiori. Il dispositivo, solitamente sotto forma di un fiocco di grandi dimensioni, è conservato in un frigorifero nella sua forma malleabile e viene impiantato in fori preforati nell’osso attraverso un’osteotomia. Quando la graffetta si riscalda, torna allo stato non malleabile e comprime le superfici ossee insieme per favorire l’unione ossea.

Odontoiatria
La gamma di applicazioni per le SMA è cresciuta nel corso degli anni, una delle principali aree di sviluppo è l’odontoiatria. Un esempio è la prevalenza di apparecchi ortodontici che utilizzano la tecnologia SMA per esercitare costanti forze di spostamento dei denti sui denti; l’arco in nitinol è stato sviluppato nel 1972 dall’ortodontista George Andreasen. Questo ha rivoluzionato l’ortodonzia clinica. La lega di Andreasen ha una memoria a motivi geometrici, che si espande e si contrae entro determinati intervalli di temperatura a causa della sua programmazione geometrica.

Successivamente, Harmeet D. Walia ha utilizzato la lega per la produzione di file canalari per endodonzia.

Tremore essenziale
Le tecniche tradizionali di annullamento attivo per la riduzione del tremore utilizzano sistemi elettrici, idraulici o pneumatici per azionare un oggetto nella direzione opposta al disturbo. Tuttavia, questi sistemi sono limitati a causa della grande infrastruttura necessaria per produrre ampie ampiezze di potenza a frequenze di tremore umano. Le SMA hanno dimostrato di essere un metodo efficace di attuazione nelle applicazioni portatili e hanno abilitato un dispositivo di cancellazione del tremore attivo di nuova classe. Un recente esempio di tale dispositivo è il cucchiaio Liftware, sviluppato dalla consociata di Verily Life Sciences, Lift Labs.

motori
I motori termici sperimentali a stato solido, che operano a partire dalle differenze di temperatura relativamente piccole nei serbatoi di acqua calda e fredda, sono stati sviluppati dagli anni ’70, tra cui il Banks Engine, sviluppato da Ridgway Banks.

mestieri
Venduto in piccole lunghezze rotonde per l’uso in bracciali senza apposizione.

materiale
I materiali utilizzati principalmente come leghe a memoria di forma, che sono anche chiamati materiali criogenici, sono NiTi (nichel-titanio, nitinol) e, con proprietà ancora migliori, NiTiCu (nichel-titanio-rame). Entrambi sono probabilmente usati come materiali attuatori. Da una stechiometria esatta (rapporto quantitativo), le temperature di trasformazione sono dipendenti. A meno del 50% di contenuto di nichel atomico, è di circa 100 ° C. Se il contenuto di nichel della lega è variato, è possibile produrre un comportamento pseudoelastico o pseudoplastico come austenite o martensite a temperatura ambiente.

Altri materiali a base di rame sono CuZn (rame-zinco), CuZnAl (rame-zinco-alluminio) e CuAlNi (rame-alluminio-nichel). Sebbene siano meno costosi, entrambi hanno temperature di trasformazione più elevate e una scarsa memoria di forma. Sono utilizzati in particolare nella tecnologia medica. Meno comuni sono FeNiAl (ferro-nickel-alluminio), FeMnSi (ferro-manganese-silicio) e ZnAuCu (zinco-oro-rame).

Una varietà di leghe mostra l’effetto memoria di forma. I componenti di lega possono essere regolati per controllare le temperature di trasformazione della SMA. Alcuni sistemi comuni includono quanto segue (in nessun caso un elenco esaustivo):

Ag-Cd 44/49 a.% Cd
Au-Cd 46.5 / 50 a.% Cd
Cu-Al-Ni 14 / 14,5% in peso Al e 3 / 4,5% in peso Ni
Cu-Al-Ni-Hf
Cu-Sn ca. 15 a% Sn
Cu-Zn 38,5 / 41,5% in peso Zn
Cu-Zn-X (X = Si, Al, Sn)
Fe-Pt ca. 25 a.% Pt
Mn-Cu 5/35 in% Cu
Fe-Mn-Si
Co-Ni-Al
Co-Ni-Ga
Ni-Fe-Ga
Ti-Nb
Ni-Ti ca. 55-60% in peso di Ni
Ni-Ti-Hf
Ni-Ti-Pd
Ni-Mn-Ga