فلز در واقع حافظه دارد: نیتینول

نیتینول یک آلیاژ حافظه دار منحصر به فرد است که با توانایی آن در بازیابی خودکار شکل اولیه خود پس از تغییر شکل پلاستیک در دمای خاص مشخص می شود. دارای خواص قابل توجهی مانند پلاستیسیته عالی، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، میرایی بالا و فوق الاستیسیته است.

(1) انتقال فاز و ویژگی های آلیاژهای نیکل و تیتانیوم:
نیتینول همانطور که از نامش پیداست یک آلیاژ دوتایی است که از نیکل و تیتانیوم تشکیل شده است. این دو فاز ساختار کریستالی مختلف به نام‌های آستنیت و مارتنزیت را نشان می‌دهد که بر اساس دما و فشار مکانیکی تغییر فاز می‌دهند. توالی خنک کننده آلیاژ NiTi شامل فاز مادر، فاز R و فاز مارتنزیت است. فاز آستنیت، مکعبی و پایدار در دماهای بالاتر یا زمانی که بارگیری نمی شود، با فاز R رومبوهدرال در تضاد است، در حالی که فاز مارتنزیت، شش ضلعی و شکل پذیر، در دماهای پایین تر یا تحت بار وجود دارد.

(2) خواص منحصر به فرد آلیاژهای نیکل-تیتانیوم:
ویژگی های حافظه شکل: نیتینول رفتار حافظه شکلی را نشان می دهد، جایی که ماده پس از تغییر شکل در فاز مارتنزیتی در زیر دمای Mf، هنگامی که بالاتر از دمای Af گرم می شود، به شکل اولیه خود باز می گردد.

فوق الاستیسیته: نیتینول دارای خاصیت فوق الاستیسیته است، که به آن اجازه می دهد در مقابل نیروهای خارجی در برابر فشارهای فراتر از حد الاستیک خود مقاومت کند. این می تواند به طور خودکار شکل اصلی خود را پس از تخلیه بازیابی کند.

حساسیت به تغییرات دمای داخل دهانی: در زمینه ارتودنسی، سیم های فولادی ضد زنگ و آلیاژ CoCr کمتر تحت تاثیر تغییرات دمای داخل دهان قرار می گیرند. با این حال، سیم های نیکل تیتانیوم به این تغییرات دما حساس تر هستند.

مقاومت در برابر خوردگی: تحقیقات نشان می دهد که مقاومت به خوردگی سیم های نیکل-تیتانیوم با سیم های فولادی ضد زنگ قابل مقایسه است.

غیر سمی بودن: آلیاژ حافظه دار شکل نیتینول به دلیل ترکیبات اتمی خود از جمله نیکل و تیتانیوم غیر سمی در نظر گرفته می شود. اگرچه نیکل دارای اثرات سرطان زا است، غلظت آن در نیتینول به طور قابل توجهی کمتر است.

نیروی ارتودنسی ملایم: سیم های مختلف ارتودنسی مانند فولاد ضد زنگ آستنیتی، آلیاژ کبالت-کروم-نیکل، آلیاژ نیکل-کروم، آلیاژ استرالیایی، آلیاژ طلا و سیم های آلیاژ تیتانیوم به صورت تجاری در دسترس هستند. هر نوع سیم سطوح مختلفی از نیرو را برای درمان ارتودنسی اعمال می کند.

ویژگی های جذب شوک عالی: افزایش ارتعاشات سیم کمانی ناشی از جویدن یا آسیاب شبانه می تواند منجر به اثرات مضر روی ریشه های دندان و بافت های پریودنتال شود.

(3) طبقه بندی سیم های آلیاژ نیکل تیتانیوم (روش طبقه بندی ایوانز و دورنینگ):

طبقه بندی های اولیه شامل سیم طاق طلا، سیم آلیاژ کبالت کروم و سیم گرد فولاد ضد زنگ (دهه 1940) بود.
آلیاژهای تثبیت شده مارتنزیتی، عمدتاً آلیاژهای نیکل-تیتانیوم مارتنزیتی، در دهه 1960 ساخته شدند. این سیم‌های قوسی سختی کمتری دارند و نیروهای اصلاحی سبک‌تری تولید می‌کنند.
آلیاژهای فعال شده با آستنیت، مانند آلیاژهای نیکل-تیتانیوم چینی و ژاپنی که در دهه 1980 معرفی شدند، بدون توجه به قرارگیری آنها در داخل یا خارج حفره دهان، رفتار آستنیتی از خود نشان می دهند.
آلیاژهای نیکل تیتانیوم فعال شده با مارتنزیت در دهه 1990 ظهور کردند. این آلیاژها حالت های متعددی را در دمای اتاق نشان می دهند، به راحتی دچار تغییر شکل می شوند و محدوده دمای تبدیل (TTR) کمتر از دمای دهانی یا نزدیک به آن دارند.
آلیاژهای ترمودینامیکی نیکل-تیتانیوم درجه بندی شده، با TTR بالاتر از دمای دهان (حدود 40 درجه)، هنگامی که در حفره دهان قرار می گیرند، در حالت های متعدد باقی می مانند و در نتیجه یک سیم کمانی نسبتا نرم ایجاد می شود.
(4) کاربردهای بالینی سیم های آلیاژ نیکل-تیتانیوم:

تراز و تراز اولیه: سیم‌های قوس آلیاژ نیکل-تیتانیوم با خواص فوق الاستیک و حافظه‌دار شکل، به دلیل منحنی تنش-کرنش کمتر، معمولاً در مراحل اولیه درمان ارتودنسی استفاده می‌شوند.
فنرهای نیکل تیتانیوم: این فنرها که در ارتودنسی استفاده می شوند، از فوق الاستیسیته نیکل تیتانیوم برای ایجاد کشش یا فشرده سازی استفاده می کنند و به حرکت دندان و باز شدن شکاف کمک می کنند.
سیم کمانی LH: سیم کمانی "LH" که توسط دکتر سوما در ژاپن ساخته شده است، به نام "Hysteresis کم" نامگذاری شده است، حداقل تفاوت استرس را بین فعال سازی و حرکت دندان نشان می دهد و به آن اجازه می دهد به آرامی به موقعیت اصلی خود بازگردد.