NiTiNol
Gedächtnislegierung, Formgedächtnislegierung, Gedächtnismetalle,
shape memory alloy
Gedächtnismetalle können sich unter dem Einfluß der Umwelt verändern, kehren jedoch unter bestimmten Bedingungen zu ihrer Ausgangsform zurück, als ob sie ein Gedächtnis für diese Form hätten. Zu den Formgedächtnislegierungen gehören z. B. Nickel-Titan, Kupfer-Zink-Aluminium, Gold-Cadmium und neuerdings auch Legierungen auf Eisenbasis, wie z. B. Eisen-Mangan-Silizium.

In den 1930ern wurde der Gedächtniseffekt erstmals entdeckt. NiTiNol ist 1962 entstanden, eine Legierung aus Nickel und Titan in den Naval Ordnance Laboratorien in White Oak, Maryland. Inzwischen sind andere Legierungen mit Gedächtnis entdeckt worden (CuAlZn, AuCd, FePt) und ein Kunststoff, der über ein extrem hohes Erinnerungsvermögen verfügt, höher als das der metallischen Legierungen.		 NiTiNol ist bei Zimmertemperatur leicht zu biegen. Erhitzt man es über eine bestimmte Temperatur, wird es hart und nimmt kraftvoll eine vorher festgelegte Form an. Nach dem Abkühlen kann es dann wieder leicht gebogen werden usw. Erhitzt man es sehr hoch (mit anschließendem Abschrecken), kann die Erinnerungsform neu gestaltet werden.

Gedächtnismetalle lassen sich also bei niedriger Temperatur leicht in jede gewünschte Form biegen, bei kurzer Erhitzung kehren sie aber stets in eine eingeprägte Form zurück. Verwendet werden solche Materialien etwa als "unzerbrechliche" Brillengestelle, als temperaturabhängig schließende Ventile oder in der Medizin als Implantate, Zahnspangen oder flexible chirurgische Instrumente.
Eine sehr gute Erklärung das seltsame Verhalten von Gedächtnislegierungen ist hier zu finden:
http://www.ifm.maschinenbau.uni-kassel.de/~helm/shape-memory-alloys.html
Dehnt man NiTiNol, kann es sich durch Erwärmung kraftvoll zusammenziehen (5-7% der ursprünglichen Länge), um bei Abkühlen wieder die ursprüngliche Länge einzunehmen. Dies kann viele Millionen mal ohne Materialermüdung geschehen. Gedächtnismetalle bilden also auch eine Art Muskel.
Zweiweg-Effekte
NiTiNol-Muskeln
Erwärmt man einen Draht aus NiTiNol kann er sich zusammenziehen und Arbeit verrichten. Es gibt Drähte mit einer Übergangstemperatur von ca. 70 oC. und einer Kontraktion von 5-7 % der ursprünglichen Länge. Die Erwärmung kann z. B. durch elektrischen Strom oder warmes Wasser geschehen.
Eine elektrische Schaltung sorgt für eine Auf- und Abwärtsbewegung einer durchsichtigen Röhre, in der eine kleine Kugel hin und her rollt, oder der künstliche Schmetterling bewegt lautlos und sanft seine Flügel.
Einweg-Effekte
Thermobile
nach F. E. Wang
Ein ringförmiger Draht aus NiTiNol ist über zwei Riemenscheiben gespannt. Wird eine davon erwärmt (z. B. in warmes Wasser gehalten), und per Hand ein wenig in Bewegung gebracht, dreht sich die Konstruktion so lange, wie eine genügend große Temperaturdifferenz zwischen den Scheiben besteht. Die Maschine kann links- oder rechtsherum laufen, je nachdem wie sie gestartet wird.
Ein Thermobile funktioniert auch mit einem Bimetall-Streifen.
Die eingeprägte Form des Drahtes ist eine gerade Linie, die beim Erwärmen des um die Scheibe gebogenen Stückes wieder kraftvoll zurückkehrt. Anfangs sind die wirkenden Kräfte auf die Scheibe symmetrisch, aber mit der entsprechenden Starthilfe kann eine dauerhafte Bewegung hervorgerufen werden. Der Vorteil solcher Wärmekraftmaschinen liegt darin, dass sie auch kleine Temperaturdifferenzen ausnutzen können. Allerdings ist der Wirkungsgrad gering, denn selbst der Carnot-Wirkungsgrad beträgt bei Temperaturen von 60 und 20 °C für das warme bzw. kalte Bad nur ca. 10 %.
Der verbogene Löffel
Mit diesem Scherzartikel und einer heißen Suppe macht das Essen einfach Spaß...
www.klangspiel.ch/nitinol_m_76_a_20/index.html

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Zurück zu "Warmes" Letzte Änderung 18.5.2003