Исследователи из Северо-Западного университета и Государственного университета Бойсе выяснили, как производить менее дорогую изменяющую форму пену с «памятью», что может привести к более широкому применению материала, например, в хирургических инструментах для позиционирования и клапанных механизмах..
Дэвид Дюнан, профессор материаловедения и инженерии Джеймса Н. и Марджи М. Кребс в Северо-Западном университете, сотрудничает с Питером Мюлльнером, профессором материаловедения и инженерии в штате Бойсе, над проектом, посвященным никелевой -сплав марганца с галлием, меняющий форму под действием магнитного поля.
Сплав сохраняет свою новую форму, когда поле выключается, но возвращается к своей первоначальной форме, если поле поворачивается на 90 градусов, демонстрируя «магнитную память формы». Сплав можно активировать миллионы раз, и в результате он надежно и воспроизводимо деформируется. Это свойство можно с пользой использовать в быстродействующих исполнительных механизмах (механических устройствах для перемещения или управления механизмом или системой) в струйных принтерах, автомобильных двигателях и хирургических инструментах.
На сегодняшний день магнитный эффект памяти формы наблюдался только в монокристаллах никеля, марганца и галлия, создание которых намного сложнее и дороже, чем более распространенных поликристаллов.
Теперь Дунанд, Мюлльнер и их коллеги создали легко обрабатываемые поликристаллические пены со свойствами изменения формы, напоминающими свойства гораздо более дорогих монокристаллов. Они сделали это, введя небольшие поры в «узлы» их оригинальной металлической пены, которая, подобно губке, состояла из распорок, соединенных относительно большими узлами. Добавление второго уровня пористости позволило деформировать и сохранить в поликристаллической пене некоторые свойства памяти формы.
Одним из ключевых аспектов этой новой «умной» пены является то, что вместе с простой катушкой для создания магнитного поля он создает чрезвычайно простой линейный привод - и, следовательно, высокую надежность и потенциал миниатюризации - заменяющий многие более сложная электромеханическая система с множеством движущихся частей», - сказал Дюнан.
Диапазон возможных применений варьируется от замены материалов, используемых в настоящее время в гидролокаторах, прецизионных приводах и магнито-механических датчиках, до создания новых устройств в биомедицине и микроробототехнике.
«Это было настолько значительным улучшением, что пену тестировали снова и снова, чтобы убедиться, что в экспериментах не было допущено ошибок», - сказал Мюлльнер. «Наши новые результаты могут проложить путь к магнитным сплавам с памятью формы для использования в исследовательских лабораториях и коммерческих приложениях."
Northwestern и штат Бойсе подали совместную заявку на патент.
Помимо Дунанда и Мюлльнера, другими авторами статьи являются Сюэси Чжан, приглашенный профессор лаборатории Дунанда из Китайского технологического института в Харбине, а также Маркус Чмиелус и Кэсси Уизерспун, аспиранты Университета Бойсе.