Kan metaller huske deres form på nanoskala, også?

Fysikerne ved University of Constance Daniel Mutter og Peter Nielaba har visualiseret ændringer i formhukommelsesmaterialer ned til nanometrisk skala i en artikel, der skal offentliggøres i European Physical Journal B .

Metalliske legeringer kan strækkes eller komprimeres på en sådan måde, at de forbliver deformerede, når belastningen på materialet er frigivet. Kun formhukommelseslegeringer, imidlertid, kan vende tilbage til deres oprindelige form efter opvarmning over en bestemt temperatur.

For første gang, forfatterne bestemmer de absolutte værdier af temperaturer, ved hvilke nanosfærer med formhukommelse begynder at ændre sig tilbage til deres gemte form - under såkaldt strukturel faseovergang, hvilket afhænger af størrelsen af ​​de undersøgte partikler. For at opnå dette resultat, de udførte en computersimulering ved hjælp af nanopartikler med diametre mellem 4 og 17 nm lavet af en legering med lige store mængder nikkel og titanium.

Til dato, forskningsindsatsen for at fastslå strukturel faseovergangstemperatur har hovedsageligt været eksperimentel. Takket være en edb -metode kendt som molekylær dynamiksimulering, forfatterne var i stand til at visualisere materialets transformationsproces under overgangen. Da temperaturen steg, de viste, at materialets atomare skala krystalstruktur skiftede fra et lavere til et højere niveau af symmetri. De fandt ud af, at den stærke indflydelse af energiforskellen mellem lav- og højsymmetristrukturen på overfladen af ​​nanopartiklen, som adskilte sig fra den i sit indre, kunne forklare overgangen.

Det meste af det tidligere arbejde med formhukommelsesmaterialer var i makroskopiske skalasystemer og brugt til applikationer som tandbøjler, stents eller olietemperaturregulerende anordninger til skudtog. Potentielle nye applikationer omfatter oprettelse af nanoswitches, hvor laserbestråling kan opvarme sådant formhukommelsesmateriale, udløser en ændring i dens længde, der ville, på tur, fungere som en switch.