آلیاژ حافظه‌دار (SMA: Shape Memory
Alloy) به آلیاژهایی گفته میشود که خواص ترمومکانیکی قدرتمندی همراه با
تغییر ناگهانی در ساختار شبکه خود از طریق استحاله مارتنزیتی فعال‌شده توسط
تنش یا دما نشان می‌دهند.
کاربردها یکی از اولین کاربردهای آلیاژهای حافظه‌دار در مقیاس انبوه، استفاده در اتصالات لوله‌های هیدرولیک اف-۱۴ بود.
اما پزشکی اولین زمینه‌ای است که آلیاژهای حافظه‌دار در آن کاربردهای زیادی یافتند. علت این امر مناسب بودن دمای بدن برای عملکرد آلیاژهای حافظه‌دار در ناحیه شبه‌الاستیک است. کاربردهای پزشکی آلیاژهای حافظه‌دار شامل استنت‌ها، فیلترها، سیم‌های هادی آنژیوپلاستی و گیره‌ها هستند. فیلم ربات میکرو پیشرفته که قبلا ارائه شد از این دانش استفاده می کند ،یعنی آلیاژ با قطع و وصل شدن جریان الکتریکی حرکت می کند. مثال ساده این تکنولوژی استفاده از استند برای باز کردن رگ کیپ شده می باشد. یک توری استوانه ای بسته شده را به شکل یک سیم وارد رگ بسته شده می نمایند و با جذب گرمای بدن توسط این آلیاژ توری استوانه ای باز میشود و اجازه بسته شدن رگ و سگته قلبی را به بیمار نمی دهد.
کاربردها یکی از اولین کاربردهای آلیاژهای حافظه‌دار در مقیاس انبوه، استفاده در اتصالات لوله‌های هیدرولیک اف-۱۴ بود.
اما پزشکی اولین زمینه‌ای است که آلیاژهای حافظه‌دار در آن کاربردهای زیادی یافتند. علت این امر مناسب بودن دمای بدن برای عملکرد آلیاژهای حافظه‌دار در ناحیه شبه‌الاستیک است. کاربردهای پزشکی آلیاژهای حافظه‌دار شامل استنت‌ها، فیلترها، سیم‌های هادی آنژیوپلاستی و گیره‌ها هستند. فیلم ربات میکرو پیشرفته که قبلا ارائه شد از این دانش استفاده می کند ،یعنی آلیاژ با قطع و وصل شدن جریان الکتریکی حرکت می کند. مثال ساده این تکنولوژی استفاده از استند برای باز کردن رگ کیپ شده می باشد. یک توری استوانه ای بسته شده را به شکل یک سیم وارد رگ بسته شده می نمایند و با جذب گرمای بدن توسط این آلیاژ توری استوانه ای باز میشود و اجازه بسته شدن رگ و سگته قلبی را به بیمار نمی دهد.
سیستم‌های معمول
تاکنون خواص حافظه‌داری در چند سیستم آلیاژی دیده شده است اما اکثر آنها هنگام فعالسازی نیرو یا کرنش بالایی ایجاد نمی‌کنند. دو سیستم آلیاژ حافظه‌دار عمده که هنگام فعالسازی توانایی ایجاد نیروی بالایی در آنها مشاهده شده‌است، عبارتند از سیستم‌های بر پایه مس (مثلاً Cu-Sn، Cu-Zn، Cu-Al) و سیستم‌های بر پایه Ni-Ti (مثلاً نایتینول). خواص حافظه‌داری سیستم‌های سه‌تایی بسیاری بر پایه این سیستم‌های دوتایی بررسی شده است.
تاریخچه
اولین گام‌ها به‌سوی کشف اثر حافظه‌داری شکلی در دهه 1930 گزارش‌شده است. به توجه به مطالب اوتسوکا و وایمن رفتار شبه الاستیک آلیاژ طلا-کادمیوم را اولاندر در سال 1932 کشف کرد. گرنینگر و مرادیان (1938) شکل‌گیری و ناپدید شدن فاز مارتنزیت در آلیاژ کادمیوم –روی را براثر افزایش و کاهش دما مشاهده کردند. اولین نمودهای اثر حافظه‌داری که تابع رفتار ترموالاستیک فاز مارتنزیت است به‌طور گسترده‌ای یک دهه بعد توسط کردجومو و خاندروس (1949) و نیز توسط چانگ و رد (1951) گزارش‌شده است. آلیاژهای نیکل و تیتانیوم برای اولین بار در سال‌های 1962-1963 توسط بوهلر و همکارانش در آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی ایالات‌متحده توسعه‌یافته و نام تجاری نیتینول (مخفف نیکل تیتانیوم آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی) به خود گرفت. خواص قابل‌توجه این آلیاژ به‌طور تصادفی کشف شد. نمونه‌ای که چند بار خم‌شده و از شکل اصلی خود خارج‌شده بود در جلسه مدیریت آزمایشگاه ارائه شد. یکی از مدیران فنی، دکتر دیوید موزی ، تصمیم گرفت تا ببینید اگر نمونه گرم شود چه اتفاقی خواهد افتاد و فندک خود را زیر آن گرفت. در کمال شگفتی نمونه به شکل اصلی خود بازگشت نوع دیگری از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی وجود دارد به نام آلیاژ فرومغنازطیس با حافظه شکلی که تغییر شکل تحت میدان مغناطیسی قوی رخ می‌دهد. این مواد به میدان‌های مغناطیسی سریع‌تر و کارآمدتر از تغییرات دما پاسخ می‌دهند.آلیاژهای فلزی تنها آلیاژهای پاسخگو به حرارت نیستند؛ پلیمرهای با حافظه شکلی نیز توسعه‌یافته‌اند و از اواخر دهه 1990 به‌صورت تجاری در دسترس هستند.
تاکنون خواص حافظه‌داری در چند سیستم آلیاژی دیده شده است اما اکثر آنها هنگام فعالسازی نیرو یا کرنش بالایی ایجاد نمی‌کنند. دو سیستم آلیاژ حافظه‌دار عمده که هنگام فعالسازی توانایی ایجاد نیروی بالایی در آنها مشاهده شده‌است، عبارتند از سیستم‌های بر پایه مس (مثلاً Cu-Sn، Cu-Zn، Cu-Al) و سیستم‌های بر پایه Ni-Ti (مثلاً نایتینول). خواص حافظه‌داری سیستم‌های سه‌تایی بسیاری بر پایه این سیستم‌های دوتایی بررسی شده است.
تاریخچه
اولین گام‌ها به‌سوی کشف اثر حافظه‌داری شکلی در دهه 1930 گزارش‌شده است. به توجه به مطالب اوتسوکا و وایمن رفتار شبه الاستیک آلیاژ طلا-کادمیوم را اولاندر در سال 1932 کشف کرد. گرنینگر و مرادیان (1938) شکل‌گیری و ناپدید شدن فاز مارتنزیت در آلیاژ کادمیوم –روی را براثر افزایش و کاهش دما مشاهده کردند. اولین نمودهای اثر حافظه‌داری که تابع رفتار ترموالاستیک فاز مارتنزیت است به‌طور گسترده‌ای یک دهه بعد توسط کردجومو و خاندروس (1949) و نیز توسط چانگ و رد (1951) گزارش‌شده است. آلیاژهای نیکل و تیتانیوم برای اولین بار در سال‌های 1962-1963 توسط بوهلر و همکارانش در آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی ایالات‌متحده توسعه‌یافته و نام تجاری نیتینول (مخفف نیکل تیتانیوم آزمایشگاه مهمات نیروی دریایی) به خود گرفت. خواص قابل‌توجه این آلیاژ به‌طور تصادفی کشف شد. نمونه‌ای که چند بار خم‌شده و از شکل اصلی خود خارج‌شده بود در جلسه مدیریت آزمایشگاه ارائه شد. یکی از مدیران فنی، دکتر دیوید موزی ، تصمیم گرفت تا ببینید اگر نمونه گرم شود چه اتفاقی خواهد افتاد و فندک خود را زیر آن گرفت. در کمال شگفتی نمونه به شکل اصلی خود بازگشت نوع دیگری از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی وجود دارد به نام آلیاژ فرومغنازطیس با حافظه شکلی که تغییر شکل تحت میدان مغناطیسی قوی رخ می‌دهد. این مواد به میدان‌های مغناطیسی سریع‌تر و کارآمدتر از تغییرات دما پاسخ می‌دهند.آلیاژهای فلزی تنها آلیاژهای پاسخگو به حرارت نیستند؛ پلیمرهای با حافظه شکلی نیز توسعه‌یافته‌اند و از اواخر دهه 1990 به‌صورت تجاری در دسترس هستند.