Transcript hier de PowerPoint ()

Geheugenmaterialen
• Laurien Van den Broeck
• Rob Christensen
• Ward Rottiers
Vragen
Materiaal met geheugen
1
Geheugenmaterialen
• Shape Memory Alloys
• Warmtebehandeling
• (Shape Memory Ceramics)
• Shape Memory Polymers
• Toepassingen
Vragen
Materiaal met geheugen
2
Shape Memory Alloys
• Vormgeheugenlegeringen
• Kunnen opgelegde vorm ‘herinneren’
• Plastische vervorming (tijdelijke vorm)
• Kritische/Transformatietemperatuur
• Martensitische transformatie
• Nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance
Laboratories)
• Voorbeeld Ruimte-antenne
Vragen
Geheugenlegeringen - SMA
3
Martensitische transformatie
• Allotrope transformatie
• Austeniet
Martensiet
• Zoals druk op blikje cola
• Klapt om = “Twinning”
• Kubisch vlak gecenterd
Vragen
Tetragonaal ruimtelijk gecenterd
Geheugenlegeringen - SMA
4
Het Geheugeneffect
Schematische voorstelling mechanische deformatie en zijn omkering
Vragen
Geheugenlegeringen - SMA
5
Temperatuursgeïnduceerd Martensiet (TIM)
Ms: ‘Start’ temperatuur Martensietfase
Mf: ‘Finish’ temperatuur Martensietfase
As: ‘Start’ temperatuur Austenietfase
Af: ‘Finish’ temperatuur Austenietfase
Vragen
Geheugenlegeringen - SMA
6
Het Geheugeneffect
• Eénwegsysteem (OWME)
Tijdelijke vorm
1 Permanente vorm
Bijvoorbeeld: Ruimte-antenne
• Tweewegsysteem (TWME)
•
•
•
•
Vragen
2 Permanente vormen
Bij terugkeren NOOIT 100% zelfde initiële vorm
Trainen
Bijvoorbeeld afsluitkleppen
Geheugenlegeringen - SMA
7
SMA vorm ‘aanleren’
• Materiaal
• Mal
• Warmtebehandeling
• Methode
• Temperatuur
• Tijd
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
8
SMA vorm ‘aanleren’
Materiaal
• Vorm
• Draad
• Plaat
•Koudgetrokken draad
• rechtstreeks van draadtrekmachine
• noch geheugen, noch superelasticiteit
• warmtebehandeling nodig om deze eigenschappen te verkrijgen
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
9
SMA vorm ‘aanleren’
Mal
• Opgelegde vorm aanhouden
• vorm zou zonder mal veranderen door relaxatie
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
10
SMA vorm ‘aanleren’
Warmtebehandeling
•Afhankelijk van
• Toepassing
• Gewenste fysische eigenschappen
• Gebruikt materiaal
•Methode
• Heteluchtoven
• Vacuümoven
• Verwarmde matrijs
•…
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
11
SMA vorm ‘aanleren’
Warmtebehandeling
• Temperatuur
•Algemeen: 325 – 550 °C
• Bepaalt ‘Austenite Finished Temperature’
•Wat gebeurt er ‘in’ het materiaal
• Diffusie → dislocaties bewegen → verdwijnen twee aan twee
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
12
SMA vorm ‘aanleren’
Warmtebehandeling
• Tijdsduur
• Afhankelijk van
• Toepassing
• Gewenste fysische eigenschappen
• Gebruikt materiaal
Mal en materiaal moeten
genoeg tijd hebben om op
dezelfde temperatuur te komen
Ti-50.8%
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
13
SMA vorm ‘aanleren’
T↑
Vragen
Vorm aanleren - Warmtebehandeling
14
Shape memory Polymer
• Het geheugeneffect
• De uitwendige oorzaak
• Oorsprong van het geheugeneffect
• Biologisch afbreekbaar
Vragen
Geheugenpolymeren - SMP
15
Thermomechanische cyclus
 m   p N   Herstelderek vanhuidige cyclus  1


N

Rr
 m   p N  1 T otalerek vanhuidige cyclus
Vragen

R N  
f
u
N 

m
Geheugenpolymeren - SMP

Rek van ti jdelijke vorm t.o.v. de permanente vorm
1
Rek zodat na fixatie  u N  bekomen wo rdt
16
Geheugenmechanisme
Thermisch geïnduceerd
• Verschillende mechanismen
• Algemeen: fixatie en vormherstel
• Geheugenpolymeren met covalente
kruisverbindingen waarbij Ttrans = Tg
Vragen
Geheugenpolymeren - SMP
17
Geheugenmechanisme
geïnduceerd d.m.v. een EMG golf
Vragen
Geheugenpolymeren - SMP
18
Toepassingen
• Medische sector
• Textielsector
• Autosector
Vragen
Toepassingen
19
Toepassingen
Medische sector
• Voorbeelden
• Stents
• Botbreuk
• Beugels in tandheelkunde
•…
• Biocompatibiliteit
• Arbeid nuttig gebruikt
• Af = lichaamstemperatuur
Vragen
Toepassingen
20
Toepassingen
Stents
• Self-expanding-stents
Vragen
Toepassingen
21
Toepassingen
Textiel
• Voorbeelden
• beugel in BH
• beveiligingskledij
• snufjes
Vragen
Toepassingen
22
Toepassingen
Textiel
• Diaplex
membraan gebaseerd op polyurethaan
doorlaatbaarheidscoëfficiënt wijzigt
toegepast in kledij
verhoging van draagcomfort!
• Bescherming
• SMA in spiraalvorm
• verlengt bij hitte
Vragen
∆T
Toepassingen
23
Toepassingen
Autosector
• Uitlaatenergie recupereren
→ energieverlies verminderen
• Warmte omzetten in arbeid
→ via geheugenlegering → ‘shape memory alloy heat engine’
• Arbeid → elektrische generator aandrijven
→ verbruik daalt
Vragen
Toepassingen
24
Toepassingen
Vragen
Toepassingen
25
Toepassingen
•Andere
• Ruimtevaart
• Luchtvaart
• Brillen
• (brand)veiligheidsystemen
• Toekomst
Vragen
Toepassingen
26
Besluit
•Realisaties
• Literatuurstudie
• Toepassing
• Poster
• Website
• Presentatie
•Ervaring
• Planning
• Communicatie
Vragen
Besluit
27
Vragen
•Geheugenlegeringen - SMA
•Geheugenpolymeren – SMP
• Shape Memory Alloys
• Martensitische transformatie
• Het Geheugeneffect
• Temperatuursgeïnduceerd Martensiet
• Het Geheugeneffect
• Thermomechanische cyclus
• Thermisch geheugeneffect
• EMG geïnduceerd geheugeneffect
• Toepassingen
• Stents
•Vorm aanleren - Warmtebehandeling
• Algemeen
• De mal
• Warmtebehandeling
• Toepassing nietje
• Textiel
• Autosector
• Toekomst
• Besluit
• Besluit
VOORTGANGSRAPPORT
Vragen
28