مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

کاوش در آلیاژهای حافظه دار شکلی نیکل-تیتانیم: پیشرفت در زیست‌مواد فلزی برای کاربردهای پزشکی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
2 دانشکده مهندسی مواد ، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
10.30511/jmms.2025.2054114.1016
چکیده
آلیاژهای حافظه‌دار گروهی از آلیاژها می‌باشند که خواص متمایز و برتری نسبت به سایر آلیاژها دارند. عکس‌العمل شدید این مواد نسبت به برخی پارامترهای ترمودینامیکی، مکانیکی و قابلیت بازگشت به شکل اولیه در اثر اعمال پارامترهای مذکور به‌گونه‌ای است که رفتار موجودات زنده را تداعی می‌کند. وقتی یک آلیاژ معمولی تحت بار خارجی بیش از تنش تسلیم قرار گیرد، تغییر شکل دائمی می‌دهد اما این نوع تغییر شکل بعد از حذف بار باقی می‌ماند. این در حالی است که آلیاژهای حافظه‌دار رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند. چنین رفتاری باعث استفاده از این آلیاژ در برخی از ملزومات پزشکی نظیر ایمپلنت‌های استخوانی، سیم‌های قوسی ارتودنسی ، استخوان‌پزشکی، مفصل‌های مصنوعی، استنت‌های مربوط به قلب و معالجات داخلی می‌شود. بطور کلی آلیاژهای حافظه‌دار به سه گروه آلیاژهای حافظه‌دار نیکل-تیتانیم، آلیاژهای حافظه‌دار پایه مس و آلیاژهای حافظه‌دار پایه آهن تقسیم‌بندی می‌شوند. در این میان آلیاژ حافظه‌دار نیکل-تیتانیم به دلیل چگالی پایین و لذا ایجاد ساختارهای سبک‌تر و مستحکم‌تر جزو مهمترین و کاربردی‌ترین آلیاژها در مواد پزشکی و ایمپلنت‌ها بشمار می‌رود. از آنجایی که مدول الاستیک این آلیاژها به مدول استخوان نزدیک‌تر است، لذا منجر به بروز تاثیر حفاظتی تنش نمی‌گردد و در نتیجه، سلول‌های استخوانی از بین نمی‌روند. این مقاله بر خواص و مزایای استثنایی آلیاژ NiTi تاکید می‌کند و پتانسیل آن را به عنوان یک زیست‌ماده‌ی فلزی قابل‌توجه نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Exploring Nickel-Titanium Shape Memory Alloys: Advancements in Metallic Biomaterials for Medical Applications

نویسندگان English

Mahdiyeh Soltanalipour 1
Milad Badr 2
Jafar Khalil-Allafi 1
1 Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
2 Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran.
چکیده English

Shape memory alloys are a group of alloys with distinctive and superior properties compared to other alloys. These materials strongly respond to certain thermodynamic and mechanical parameters. They can return to their original shape upon application of the parameters mentioned in a way that evokes the behavior of living organisms. When a conventional alloy is subjected to an external load more than yield strength, it deforms permanently, but this deformation remains after the load is removed. However, shape memory alloys exhibit a different behavior. This behavior establishes the alloy as highly valuable for medical applications, including bone implants, orthodontic arch-wires, orthopedics, artificial joints, cardiac stents, and internal treatments. Shape memory alloys are generally categorized into: nickel-titanium alloys, copper-based alloys, and iron-based alloys. Nickel-titanium shape memory alloy is one of the most important and practical materials for medical implants due to its low density, which allows for the creation of lighter and stronger structures. The elastic modulus of these alloys is close to that of bone, which means they do not cause a stress-shielding effect; consequently, bone cells remain intact. This article emphasizes the exceptional properties and benefits of the NiTi alloy, demonstrating its potential as a remarkable metallic biomaterial.

کلیدواژه‌ها English

NiTi Alloy
Shape Memory Effect
Pseudoelasticity
Biological Behavior

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 آبان 1404