В производстве высокотехнологичных переключателей критически важен эффект памяти формы — способность металла возвращаться в свою первоначальную форму после нагрузок. Однако при низких температурах этот эффект может исчезать. Новые переключатели, изготовленные из сплава с памятью формы, способны функционировать при -200 °C в открытом космосе и в криогенных производственных условиях.
Ученые создали новый сплав на основе меди, алюминия и марганца, который демонстрирует эффект памяти формы при температурах до -200°C. Эта работа была опубликована в журнале Communications Engineering.
Эффект памяти формы — это способность материалов или устройств запоминать свою изначальную или оптимальную форму и возвращаться к ней после приложенных нагрузок. На бытовом уровне мы можем наблюдать этот эффект, например, при использовании ортопедических подушек или адаптивных компьютерных кресел, которые способны подстраиваться под физические характеристики пользователя.
Сплавы с эффектом памяти формы могут деформироваться при охлаждении, но, нагреваясь, они возвращаются в свои прежние формы, как бы «запоминая» свое первоначальное состояние. Новый уникальный сплав, возможно, найдет применение в космическом оборудовании и наземных криогенных технологиях, связанных с водородом и другими сжиженными газами, где эксплуатация при температурах ниже -100°C является нормой.
Изученные ранее титано-никелевые сплавы с эффектом памяти не смогли сохранить свои свойства при температурах ниже -20°C, несмотря на отличные характеристики при нормальных и умеренно высоких температурах.
В рамках исследования была поставлена задача разработать первый функциональный материал для приводов, который обеспечивал бы высокую производительность при температурах ниже -100 °C. Приводы представляют собой механические компоненты, которые преобразуют входные данные в движение. Они необходимы как для механизмов, работающих в открытом космосе или в Антарктиде, так и для повседневного промышленного, транспортного и бытового оборудования.
Инженеры из нескольких японских университетов, Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Национальной астрономической обсерватории Японии создали прототип механического теплового выключателя, используя новый сплав меди, алюминия и марганца (Cu-Al-Mn) в качестве привода.
Показано, что устройство из этого сплава эффективно функционирует при температуре -170 °C, регулируя теплопередачу, переключаясь между контактным и бесконтактным режимами в зависимости от изменения температуры. Эксплуатационные характеристики сплава можно настраивать, изменяя его состав. Авторы разработки уверены, что ни один сплав с памятью формы не может эффективно работать при таких температурах длительное время. Авторы уверены, что ни один сплав с памятью формы не способен эффективно функционировать при таких температурах на протяжении длительного времени.