ĐẠI học CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG SỨC KHỎE

Tiểu luận môn học: Vật liệu học
Đề tài: Vật liệu nhớ hình
Gv: Nguyễn Thành Ln
Nhóm SVTH: Nhóm 5
Niên khóa: 2019-2023


Mục tiêu bài học
- Biết được loại vật liệu mới có khả năng nhớ hình.
- Biết được tính năng, vai trị, ưu nhược điểm của vật liệu
nhớ hình.
- Thấy được ứng dụng của vật liệu nhớ hình trong trong
lĩnh vực y sinh như: thuật chỉnh hình, giải phẫu đốt sống
có liên quan đến xương sống… và các lĩnh vực khác.


Đặt vấn đề
- Hẳn các bạn đã thấy những đoạn video clip
này trên mạng xã hội


I. Sơ lược về vật liệu nhớ hình.
1. Sơ lược về vật liệu nhớ hình (SMA)
- cịn gọi là shape memory alloy
- là hợp kim của Niken và Titan
- khả năng ghi nhớ hình dạng

Vật liệu

nitinol


I. Sơ lược về vật liệu nhớ hình.
2. Lịch sử:




Có lịch sử từ lâu đời.
Mới được đưa vào ứng dụng quan trọng gần đây.

Nhiệt


I. Sơ lược về vật liệu nhớ hình.


II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
austenite

SMA
martensite.


II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
1. Cơ

sở.

-tạo thành từ một nhóm vật liệu thuộc kim loại
với khả năng khơi phục lại chiều dài hoặc hình
dạng xác định trước đó khi chịu một tải trọng
nhiệt cơ học thích hợp.
- Cơ bản: Các vật liệu có nền Ni-Ti hay Cu có
tính nhớ hình tốt do kết hợp được cả tính nhớ
và tính cơ.
- Vd: Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni.


II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
 1.


Cơ sở.

ban đầu Nitinol được làm nóng - chuyển
sang pha austenitic - và được tạo hình, đó sẽ
là bước ghi nhớ. Khi làm lạnh - pha
martensitic - dù bẻ cong, quấn rối nó như
thế nào thì khi được làm nóng lên, nó vẫn trở
về hình dạng như cũ.


II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
1. Cơ sở

II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
2. Đặc tính.
- Tính dẫn điện.
-Tính gia cơng cơ khí rất tốt, độ bền rất lâu với các tác
động.
- Khả năng chống ăn mịn cao.
- Khả năng ghi nhớ hình dáng: nó rất dẻo dai nên có
thể làm biến dạng thành nhiều hình khác nhau nhưng
nó cũng sẽ trở lại hình dáng ban đầu khi bị nung nóng
và trong q trình trở lại hình dáng ban đầu nếu nó
gặp phải lực cản thì vật liệu này sẽ tạo ra một lực cực
kỳ lớn để vượt qua lực cản đó.


II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
2. Đặc tính

- Nguyên Lý: nhờ vào cấu trúc nguyên tử của các
thành phần trong hợp kim.
→các nguyên tử nickel, titan và đồng có thể tự sắp xếp
theo hai cách khác nhau. Đặc biệt là chúng có thể
chuyển đổi qua lại nhiều lần giữa các cách này. Nhờ
vậy nên khi uốn cong, hợp kim sẽ giữ nguyên hình
dạng mới cho đến khi nó được “nhắc nhở” trở lại trạng
thái nguyên gốc bằng cách sử dụng nhiệt

II. Cơ sở khoa học của vật liệu nhớ
hình.
2 Đặc tính.


Hợp kim trước đó mất dần khả năng nhớ sau
vài lần/ vài chục lần.

→ Hợp kim Nitinol có khả năng ghi nhớ hình
dạng lên đến 10 triệu lần.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
1.

Ứng dụng.

1.1 Trong cơng nghiệp.


Vật liệu phay, tiện, mài



Chi tiết máy có độ cứng cao.



Lĩnh vực hàng không.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.


1. Ứng dụng

1.1 Trong cơng nghiệp.


Dựa vào đặc tính sinh ra lực lớn khi quay về hình
dạng ban đầu, người ta có thể ứng dụng công cơ
học mà chúng sinh ra vào các mục đích cơng
nghiệp.



Pha trộn vào betong nhằm kiểm tra độ bền, độ nứt
gãy.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.


1. Ứng dụng.

1.2 Trong y học.

 chỉnh hình răng, các bộ lọc, ống đỡ động mạch, neo
xương thiết bị lọc...


lớp oxit titan cực kỳ thụ động đã bảo vệ vật liệu
không bị ăn mịn cũng như ảnh hưởng đến khả năng
tương thích sinh học tùy cấu trúc bề mặt.

→Tiềm năng thay thế thép không gỉ trong y học.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.


1. Ứng dụng.

1.2 Trong y học.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.


1. Ứng dụng.

1.2 Trong y học.
- Chế tạo các loại stent (một loại chi tiết siêu nhỏ cấy
vào mạch máu để chống lại sự tắc ngẽn mạch máu do
bám mỡ), chế tạo các loại nẹp xương,

- đỡ cột sống, van tim,
- nẹp chỉnh hình răng…


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
1.3 Trong đời sống.
-Chế tạo các thiết bị an toàn và thiết bị báo
cháy,…
-Ứng dụng trong chế tạo đồ gia dụng: sensor
nhiệt, bộ phát dao động trong các dụng cụ,…
-Sử dụng dạng lị xo kép để kiểm sốt nhiệt
độ, lượng nước trong bồn tắm nước nóng.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
1.4 Trong công nghệ cao.


Trong máy bay chiến đấu.



Ứng dụng lái chùm tia lazer.


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
2. Ưu điểm



Độ bền: Gần như Vô hạn.



Khả năng không nhiễm trùng/ khơng tác động sinh
học.



Khả năng nhớ hình


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
2. Ưu điểm
Khả năng hồi phục nhiều lần: Khả năng tự
quay lại hình dạng cũ của nitinol có thể lên
đến 10 triệu lần.

Ưu điểm vượt trội


III.Ứng dụng, ưu/ nhược điểm của
vật liệu nhớ hình.
3. Nhược điểm.


Khả năng hàn/ kết dính: Khó, mối hàn khơng

bền.



Khả năng chế tạo: địi hỏi cơng nghệ cao.



Khả năng gia cơng.


IV. Sản xuất vật liệu nhớ hình.


Chỉnh hình dạng mới. Lưu giữ hình dạng đó
( dạy cho vật liệu biết “nhớ”)

1. phương pháp nấu chảy chân không (vacuum
melting):
+ nấu chảy bằng dòng electron,
+ nấu chảy bằng hồ quang trong chân không,
+ nấu chảy cảm ứng trong chân không.


IV. Sản xuất vật liệu nhớ hình.
2. Phương pháp gia công nguội.
- Phương pháp tương tự như gia công dây
titan.


Khuôn kim cương, cacbit.

→Dẫn đến sự thay đổi mạnh lý tính, cơ tính.
→Tùy thuộc phuơng pháp mà tính chất thay
đổi.