Metalin Hafızası Olur mu? Nitinol – Bir Nikel Titanyum Alaşımı

Nikel-Titanyum alaşımları, nikel ve titanyum elementlerinin hemen hemen eşit miktarda atomik oranda birlikte bulundukları intermetalik bileşiklerdir. İntermetalik bileşikler birbirine benzemeyen metallerin oluşturduğu bileşikler olduğundan daha kuvvetli bileşiklerdir. Bileşiklerin kovalent bağda bulunması mekanik, kimyasal ve elektriksel anlamda farklı özelliklere sahip olmasına yol açmaktadır.

Bu alaşımların günümüzde bilinen adı hafızası olan metallerdir. Yüksek sıcaklıklarda çok sert yapıda bulunur fakat sıcaklığı azaldıkça esnekliği artar. Bunun sebebi NiTi içerisindeki atomların sıcak ortamda farklı soğuk ortamda farklı olmasıdır. Düşük sıcaklıklarda üzerine uygulanan kuvvetle şekli değişebilirken ısıtıldığında, kristal yapıdaki atomların konumu değişir, kalıcı deformasyona uğramadan eski konumlarına geri dönerler. Şok bir soğutma uygulanırsa da bu şekli kalıcı olarak saklama özelliğine sahiptir.

Nikel-Titanyum alaşımları özellikle  biyomalzeme olarak kullanılmaktadır. Şekil hafızalı olma özelliği ve elastik olması sayesinde kırılmış çene kemiklerinde ve kafatası kemiklerinin sabitleştirilmesinde, canlı doku protezlerinde, omurgaların yerleştirilmesinde, diş implantlarında da kullanılabilmektedirler. Bununla birlikte, hafifliği ve gözenekli yapısı nedeniyle, kemiklerdeki kırılma riskini de azaltır.

Önemli bir yenilik olarak son yıllarda medikal alanda sıkça karşımıza çıkmakta olan şekil hafızalı metallerin vücutta tekrarlı olarak yük değişiklikliğini yapa bilmesi için yük dayanımı oldukça iyidir, tıkalı kalp damarlarının açılmasını sağlayan stentlerin üretiminde kullanılan malzemelerden biridir. Damara benzer yapıda boru şeklinde, hafızalı metallerden üretilen stentler büzülmüş olarak martenzitik fazda tıkalı damara yerleştirilir. Şekil değiştirdiği sıcaklık vücut sıcaklığına yakın olduğundan, sıcaklıkları vücut ısısının etkisiyle arttığında, östenitik faza geçerek genişleyip tıkalı damarın açılmasını sağlar. İnsan vucüdunda kalma süresi 20 yılı bulan bu malzeme ile önemli hastalıkların da tedavisi sağlanacaktır.

Kaynakça

1. Acar E, 2018. Şekil hafızalı alaşımların biyomedikal uygulamaları.
2. Auricchio F, Boatti E, Conti M. 2015. SMA biomedical applications, Shape Memory Alloy Engineering, ButterworthHeinemann.
3. www.malzemebilimi.ne