Его можно использовать для создания машин, работающих в чрезвычайно холодных условиях, например, в глубоком космосе, или в системах, работающих с очень охлажденным водородом.
Механический тепловой выключатель с использованием сплава с эффектом памяти формы.
Сюнсуке Сато и др.
Совместные усилия ведущих японских институтов привели к разработке сплава на основе меди (Cu-Al-Mn) с уникальным «эффектом памяти формы» при низкой температуре -200 °C (-328 °F).
Эта разработка может помочь в разработке технологий для самых суровых условий на Земле и в космосе, где стандартные материалы бессильны.
Его можно использовать для создания машин, работающих в чрезвычайно холодных условиях, например, в глубоком космосе, или в системах, работающих с очень охлажденным водородом.
Разработка ведется при участии Университета Тохоку, Университета Иватэ, Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), Национальной астрономической обсерватории Японии, Токийского городского университета и Киотского университета.
Материал привода
Исследование решает давнюю проблему в материаловедении.
Исследователи долгое время искали сплавы, способные сохранять эту «память» в условиях экстремального холода.
Сплавы с эффектом памяти формы (SMA) — это материалы, которые можно формовать в холодном состоянии, но которые возвращаются к своей первоначальной конфигурации при нагревании — подобно тому, как пена с эффектом памяти сохраняет свою форму.
В то время как существующие сплавы с памятью формы (SMA) на основе никеля и титана (Ni-Ti) теряют эту способность при температурах ниже -20 °C, а другие криогенные сплавы с памятью формы непрактичны, этот новый сплав Cu-Al-Mn предлагает жизнеспособное решение.
«Мы были очень рады, когда увидели, что он работает при -170 °C. Другие сплавы с эффектом памяти формы просто не способны на это», — сказал Тосихиро Омори из Университета Тохоку.
Этот новый сплав является первым функциональным материалом для актуаторов, способным обеспечивать «большую выходную мощность» при таких экстремальных температурах.
«В этом исследовании была решена задача поиска первого функционального материала для актуаторов, способного выполнять большую работу при температурах ниже -100 °C», — написали исследователи в пресс-релизе.
«Приводы — это компоненты, которые преобразуют какой-либо входной сигнал в механическую энергию (движение)», — добавили в компании.
Они жизненно важны для всего: от марсохода до устройств в наших домах.
Показывает многообещающие результаты в тестировании
Чтобы доказать потенциал изобретения, команда создала прототип механического теплового переключателя, используя в качестве привода новый сплав Cu-Al-Mn.
Примечательно, что переключатель работал безупречно при температуре -170 °C. Он регулировал нагрев, попеременно замыкая и размыкая контакты в зависимости от изменения температуры.
Эта разработка является важным шагом на пути к созданию высокопроизводительных приводов, способных функционировать в криогенных условиях, что ранее было недостижимо.
Это открывает захватывающие возможности, такие как разработка механических тепловых переключателей для систем охлаждения космических телескопов.
«Простота и компактность таких механических тепловых выключателей делают их важнейшей технологией для будущих космических миссий», — отмечается в пресс-релизе.
Помимо космоса, эта инновация обладает потенциалом для развития углеродно-нейтральных технологий, особенно в сложных областях транспортировки и хранения водорода.
В рамках смежной, но другой разработки НАСА активно разрабатывает пружинные шины из сплава с эффектом памяти формы для своих мобильных роботов, используемых при исследовании планет.
Эти роботы предназначены для перемещения по сложным поверхностям, таким как марсианская, где характеристики шин имеют важное значение.
Обычные металлические шины могут необратимо деформироваться, в то время как шины SMA, в основном изготавливаемые из никель-титана, могут подвергаться деформации даже при экстремальных нагрузках и возвращаться к своей первоначальной форме.
Тем временем, в другой разработке исследователи из Саарского университета в Германии использовали SMA для создания новой роботизированной системы захвата.
Эффективность этого легкого захвата достигается за счет использования пучков сверхтонких никель-титановых SMA-проволок.
Sourse: interestingengineering.com
