Mūsdienu materiāli

Mūsdienu materiāli.

Formu saglabājošo materiālu pielietojums

Medicīna

Medicīnas nozarē FSM izmanto salīdzinoši plaši. Tos pielieto dažādu skavu, stiprinājumu un diegu formā. Latvijā šobrīd tiek izmantotas dažādas FSM metālu sakausējumu skavas dažādu kaulu un mugurkaula skriemeļu stiprināšanai un fiksēšanai (4. attēls), kuras savu sākotnējo formu atgūst ķermeņa temperatūras (~37 °C ietekmē).

4att

4. att. Žokļa kaula lūzuma ārstēšana, izmantojot metāla vai FSM skavas.

FSM metālu sakausējumu skavām piemīt lielāka funkcionalitāte salīdzinoši ar tāda paša pielietojuma tērauda vai titāna platēm. Ja titāna vai tērauda plate savu noturību kaulu sastiprinājumā zaudē jau pirmajā nedēļā, tad FSM pastāvīgi savu formu atjauno konstantas ķermeņa temperatūras ietekmē. Tādējādi iespējams veicināt atveseļošanās procesu un samazināt ķirurģiskās iejaukšanās apjomu. Šeit gan ļoti svarīgi ir izvērtēt FSM skavas veidoto spiedienu uz savienojumu, lai tas nebūtu pārlieku liels vai mazs.

FSM stieples plaši tiek izmantotas zobārstniecībā zobu brekešu veidošanai. Šo metodi 20. gs. 70 gadu sākumā izstrādāja amerikāņu stomatologs un izgudrotājs Georgs Andreasens (George Andreasen). Viņa izstrādātās FSM metālu sakausējumu stieples maina savu formu noteiktā temperatūru intervālā, tādējādi nodrošinot konstantu zobu izvietojuma korekciju.

Ražošana

Unikālos FSM jau 20. gs. 60 gados plaši izmantoja ASV un citu valstu militārie spēki. No FSM tiek veidotas atsevišķas dažādu lidmašīnu detaļas, piemēram, spārnos esošo regulējošo mehānismu sastāvā (5. attēls). Tā kā daudziem FSM piemīt spējas konstanti mainīties atbilstoši ārējai iedarbībai (temperatūras izmaiņām), tie ir īpaši noderīgi tieši militārajā jomā, kurā tehnika bieži vien ir pakļauta smagiem ekspluatācijas apstākļiem.

5att

5. att. Lidaparāta elastīgā spārnā iestrādāta FSM stieple.

Šāda veida FSM plaši pielieto ne tikai aviācijā, bet arī kosmonautikā un citās mehānikas nozarēs, kurās iekārtu darbība ir saistītas ar pastāvīgi dinamisku darbu un salīdzinoši sarežģītiem apstākļiem.

Arvien straujāk praktisku nozīmi iegūst dažādi FSM metālu sakausējumu un organisko polimēru cauruļu un citu savienojumu stiprināšanai, noslēgšanai un hermetizācijai. FSM tiek pielietoti arī ražojot dažādus briļļu ietvarus. FSM šādos ietvaros veidoti tā, ka tiem ir salīdzinoši zema kristālisko fāžu pārejas temperatūra, kas ietvaram ļauj automātiski atgriezties savā sākotnējā formā tiklīdz tam vairs netiek pievadīts mehānisks darbs. Šādi ietvari ir daudz izturīgāki un spēj ilgāk kalpot.

Robotika

Ļoti liela praktiskā nozīme mūsdienās ir FSM pielietošana robotikā un ar to saistītās nozarēs. FSM metālu sakausējumi un polimēri var kalpot līdzīgi kā cilvēka saites vai muskuļi (6. attēls). Savienojumiem pievadot siltumu, tie spēj konstanti sarauties vai izstiepties, mainīt savu formu, tādējādi veicot kustību. Izmantojot FSM, salīdzinoši vienkāā veidā siltuma enerģiju iespējams pārvērst par mehānisko enerģiju.

6att

6. att. FSM vada (augšējais) darbības princips locītavas mehānismā.

Šādu materiālu pielietošanas priekšrocība robotikā ir samērā mazs enerģijas patēriņš. Pareizi izvēloties atbilstoši apstākļiem nepieciešamo FSM, iespējams nozīmīgi mazināt kopējo enerģijas patēriņu un optimizēt izveidoto mehānismu darbību.