Почему скрепка возвращается в исходную форму после деформации? Свойства нитинола

Все знают, как выглядят скрепки, и хоть раз использовали их. Так как они сделаны из гибкого материала, их можно гнуть и вовсе менять их форму до неузнаваемости. Но знали ли вы, что если после такой деформации опустить ее в горячую воду (или нагреть иным способом), то она вернется в исходное состояние?

1. Для этого я возьму скрепку из материала под названием нитинол, а потом полностью деформирую, буквально расправив ее и завязав концы скрепки в узел.
2. Затем я положу этот деформированный материал (который теперь совсем не похож на скрепку) в таз, наполненный горячей водой.
3. Искажение ее первоначальной формы обратимо, и скрепка возвращается в свою исходную форму.

В чем волшебство?

Спешу вас расстроить: это вовсе не волшебство..

Нитинол - это не что иное, как сплав, образованный в результате соединения никеля и титана.

Этот материал демонстрирует эффект памяти формы.

Этот эффект означает, что определенное вещество помнит свою изначальную форму. Нет, у вещества, естественно, нет никаких мыслительных процессов в нашем обычном понимании, но если вы измените его форму, оно вернет ее обратно, как если бы объект имел стандарт формы своего тела, сохраненный в его памяти.

Наверное, дело в самом материале, так?

Верно. Нитинол имеет два типа кристаллических структур: аустенит и мартенсит.

Так вот, он существует в виде одной из этих двух структур в зависимости от температуры.

Вот что произошло во время деформации скрепки:

При низкой температуре она существует в виде мартенситной структуры, которая менее жесткая и может довольно легко деформироваться.

1. Итак, когда скрепка из нитинола деформировалась в холодных условиях, она имела мартенситную структуру.

2. После сгибания скрепки она не деформировалась окончательно.
Это похоже на то, что атомы материала не переместились, а растянулись.

Температура, при которой вещество восстанавливает свою форму благодаря эффекту памяти формы, называется температурой превращения. Температура превращения нитинола составляет около 75 °C.

3. Горячая вода имела температуру выше 75 ° C. Итак, материал превратился в другую кристаллическую форму - аустенит.

Таким образом, он снова принимает форму простой скрепки, какой был до деформации.