كيف يمكن للنيتينول أن يجعل الرشاش يعمل

سبيكة النيكل والتيتانيوم، والمعروفة أيضاً باسم النيتينول، هي سبيكة ثنائية تتكون من النيكل والتيتانيوم. والعنصران متساويان تقريباً في النسبة الذرية (النيتينول 55 والنيتينول 60 شائعان). ونظراً للتغيرات في درجة الحرارة والضغط الميكانيكي، يحتوي النيتينول على مرحلتين مختلفتين من التركيب البلوري، وهما المرحلة الأوستنيتية والمرحلة المارتنسيتية.

في النيتينول، يُطلق على طور الأوستينيت اسم الطور الأم، وهو الطور البلوري الذي تظهره السبيكة في درجة حرارة عالية. عندما تنخفض درجة الحرارة، يتحول الأوستينيت تدريجيًا إلى المارتينسيت (الطور الفرعي).

في عملية تحول المارتينسيت والأوستينيت، هناك أربعة أنواع من درجات الحرارة:
أ: درجة الحرارة التي يبدأ عندها المارتينسيت في التحول إلى الأوستينيت أثناء عملية ارتفاع درجة الحرارة.
Af: درجة الحرارة التي ينتهي عندها المارتينسيت من التحول إلى الأوستينيت أثناء عملية ارتفاع درجة الحرارة.
Ms: درجة الحرارة التي يبدأ عندها الأوستينيت في التحول إلى مارتنسيت أثناء عملية انخفاض درجة الحرارة.
Mf: درجة الحرارة التي ينتهي عندها تحول الأوستينيت إلى مارتينسيت أثناء عملية انخفاض درجة الحرارة.
يتسم التحوّل الطوري للنتينول بتباطؤ حراري، لذا فإن درجة حرارة As لا تساوي Mf، وللسبب نفسه، لا تساوي درجة حرارة Af درجة حرارة Ms.

للنتينول خاصيتان: تأثير ذاكرة الشكل (SME) والمرونة الفائقة (SE).

1. ذاكرة الشكل
تحدث ذاكرة الشكل عندما يتم تبريد الطور الأم لشكل معين من درجة حرارة أعلى من درجة حرارة Af إلى أقل من درجة حرارة Mf ويشكّل المارتينسيت بالكامل، مما يؤدي إلى تشويه المارتينسيت تحت درجة حرارة Mf. بعد تسخينها إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة Mf، مع تحول الطور العكسي، تستعيد المادة شكلها تلقائيًا في الطور الأم. في الواقع، تأثير ذاكرة الشكل هو عملية انتقال طوري مستحث حرارياً للنتينول. وهو يشير إلى قدرة النيتينول على التشوه عند درجة حرارة معينة ثم استعادة الشكل الأصلي غير المشوه عندما تكون درجة الحرارة أعلى من "درجة حرارة الانتقال".

2. المرونة الفائقة
يشير ما يسمى بالمرونة الفائقة إلى الظاهرة التي تنتج فيها العينة إجهادًا أكبر بكثير من الإجهاد الحدّي المرن تحت تأثير القوى الخارجية ويمكن أن يستعيد الإجهاد تلقائيًا أثناء التفريغ. في الطور الأم، وبسبب تأثير الإجهاد الخارجي، يؤدي الإجهاد إلى انتقال الطور المارتنسيتي بحيث تُظهر السبيكة سلوكيات ميكانيكية مختلفة عن تلك الخاصة بالمواد العادية. ويكون حدها المرن أكبر بكثير من المواد العادية. ولم تعد تتبع قانون هوك. وبالمقارنة مع تأثير ذاكرة الشكل، لا تنطوي المرونة الفائقة على الحرارة.