Металл действительно имеет память: Нитинол

Нитинол — уникальный сплав с памятью формы, характеризующийся способностью автоматически восстанавливать первоначальную форму после пластической деформации при определенной температуре. Он обладает замечательными свойствами, такими как отличная пластичность, износостойкость, коррозионная стойкость, высокое демпфирование и сверхэластичность.

1. Фазовый переход и характеристики сплавов никеля и титана:
Нитинол, как следует из названия, представляет собой бинарный сплав никеля и титана. Он имеет две разные фазы кристаллической структуры, известные как аустенит и мартенсит, которые претерпевают фазовые превращения в зависимости от температуры и механического давления. Последовательность охлаждения сплава NiTi включает в себя исходную фазу, R-фазу и мартенситную фазу. Аустенитная фаза, кубическая и стабильная при более высоких температурах или при разгрузке, контрастирует с ромбоэдрической фазой R, тогда как мартенситная фаза, гексагональная и пластичная, присутствует при более низких температурах или под нагрузкой.

(2) Уникальные свойства никель-титановых сплавов:
Характеристики памяти формы: нитинол демонстрирует свойство памяти формы, при котором материал возвращается к своей исходной форме при нагревании выше температуры Af после деформации в мартенситной фазе ниже температуры Mf.

Сверхэластичность: нитинол обладает сверхэластичностью, что позволяет ему выдерживать напряжения, выходящие за пределы предела упругости, при воздействии внешних сил. Он может автоматически восстанавливать свою первоначальную форму после разгрузки.

Чувствительность к изменениям внутриротовой температуры. В области ортодонтии проволока из нержавеющей стали и сплава CoCr минимально подвержена влиянию температурных изменений во рту. Однако никель-титановые провода более чувствительны к этим изменениям температуры.

Коррозионная стойкость: исследования показывают, что коррозионная стойкость никель-титановой проволоки сравнима с коррозионной стойкостью проволоки из нержавеющей стали.

Нетоксичность: благодаря своему атомному составу, включающему никель и титан, сплав с памятью формы нитинол считается нетоксичным. Хотя известно, что никель обладает канцерогенным действием, его концентрация в нитиноле значительно ниже.

Мягкая ортодонтическая сила: коммерчески доступны различные ортодонтические дуги, такие как аустенитная нержавеющая сталь, сплав кобальт-хром-никель, сплав никель-хром, австралийский сплав, сплав золота и проволоки из титанового сплава. Каждый тип проволоки применяет разные уровни силы при ортодонтическом лечении.

Отличные характеристики амортизации: повышенная вибрация дуги, возникающая в результате жевания или ночного скрежетания, может привести к пагубному воздействию на корни зубов и ткани пародонта.

(3) Классификация проволок из никель-титановых сплавов (метод классификации Эванса и Дёрнинга):

Ранние классификации включали золотую дугу, проволоку из кобальт-хромового сплава и круглую проволоку из нержавеющей стали (1940-е годы).
Мартенситные стабилизированные сплавы, преимущественно мартенситные никель-титановые сплавы, были разработаны в 1960-х годах. Эти дуги обладают меньшей жесткостью и создают меньшие корректирующие усилия.
Сплавы, активированные аустенитом, такие как китайские и японские никель-титановые сплавы, представленные в 1980-х годах, демонстрируют аустенитное поведение независимо от их размещения внутри или снаружи полости рта.
Никель-титановые сплавы, активированные мартенситом, появились в 1990-х годах. Эти сплавы проявляют множественные состояния при комнатной температуре, легко деформируются и имеют диапазон температур превращения (TTR) ниже оральной температуры или близок к ней.
Градиентные термодинамические никель-титановые сплавы с TTR выше, чем температура полости рта (около 40 градусов), остаются в нескольких состояниях при помещении в полость рта, в результате чего получается относительно мягкая дуга.
(4) Клиническое применение проволоки из никель-титанового сплава:

Первоначальное выравнивание и выравнивание: дуги из никель-титанового сплава, обладающие сверхэластичностью и свойствами памяти формы, обычно используются на начальных этапах ортодонтического лечения из-за их более низкой кривой растяжения-деформации.
Никель-титановые пружины: эти пружины, используемые в ортодонтии, используют сверхэластичность никель-титанового сплава для создания растяжения или сжатия, способствуя перемещению зубов и раскрытию зазора.
Левая дуга: Разработанная доктором Сома в Японии, дуга «LH», названная в честь «низкого гистерезиса», демонстрирует минимальную разницу в напряжении между активацией и движением зуба, что позволяет ей медленно возвращаться в исходное положение.