Kỳ lạ kim loại biết "biến hình"trở về hình dạng ban đầu dù bị biến dạng như thế nào

Đố bạn biết, làm thế nào mà mẩu kim loại đang "ngoằn ngoèo" bỗng “biến hình” trở thành cái ghim kẹp giấy được? Đây không phải là kỹ xảo nhé.

• 10 loại chất liệu "thần kỳ" thách thức mọi định luật vật lý
• 16 "bảo vật" đắt giá nhất hành tinh khiến nhiều người kinh ngạc

Câu trả lời đơn giản là do đặc tính của một hợp chất kim loại có tên gọi Nitinol.

Nitinol là gì mà tuyệt vời vậy?

Nitinol là một trong các Hợp kim nhớ hình (Shape memory alloys – SMA) phổ biến nhất, được tạo ra từ sự kết hợp giữa Nickel và Titanium.

Năm 1961 SMA lần đầu được vô tình phát hiện bởi William J. Buehler, một nhà nghiên cứu người Mỹ tại phòng thí nghiệm Naval Ordnance Laboratory (NOL) nên mới có tên Nitinol.

Nitinol nói riêng và các SMA nói chung có thể "ghi nhớ" hình dạng ban đầu trước khi bị biến dạng là do chính các thay đổi trong cấu trúc ở cấp độ nguyên tử. Điều này có nghĩa là Nitinol có thể ghi nhớ hình dạng theo quy luật chuyển biến giữa các pha, trong đó mỗi pha là một sự thay đổi trong cách sắp xếp cấu trúc nguyên tử.

Cụ thể với Nitinol, hợp kim được làm nóng lên sẽ lại về pha nóng - austenitic và khi được làm lạnh sẽ chuyển sang pha lạnh - martensitic.

Nếu ban đầu Nitinol được làm nóng, chuyển sang pha austenitic và được tạo hình, nó sẽ “ghi nhớ” hình dạng này. Khi làm lạnh - pha martensitic - dù có bị bẻ cong, quấn rối như thế nào thì khi được làm nóng lên, nó vẫn trở về hình dạng ban đầu.

Đó cũng chính là nguyên lý của hiệu ứng nhớ hình (shape memory effect) trên kim loại đang được ứng dụng rộng rãi.

Đặc tính và ứng dụng của Nitinol

• Nitinol có tính dẫn điện và có độ bền lâu với các tác động nên được sử dụng để gia công cơ khí rất tốt.
• Nitinol có độ bền rất lâu và khả năng chống ăn mòn cao do có lớp oxit titan bảo vệ bề mặt.
• Nitinol có tính dẻo dai. Dù gặp phải lực cản trong quá trình trở lại hình dạng ban đầu thì vật liệu này sẽ tạo ra một lực đủ lớn để vượt qua.

Với những ưu điểm tuyệt vời như vậy, Nitinol trở thành vật liệu số 1 trong các ứng dụng làm những công cụ y học như chỉnh hình răng, tạo bộ lọc, ống đỡ động mạch, neo xương… Thậm chí, trong tương lai, loại vật liệu này còn có thể thay thế thép không gỉ trong lĩnh vực y học này.

Ngoài ra, Nitinol còn được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, trong lĩnh vực giải trí và tất nhiên riêng với khoa học thì ứng dụng của loại kim loại độc đáo còn được cho là vô biên.