El nitinol es una aleación de metal con propiedades y usos únicos. Esta mágica aleación de metal puede "recordar" o cambiar de forma según la temperatura. Aquí hay algunas cosas que debe saber antes de decidir si utilizar Nitinol en el diseño de su dispositivo médico.
Cómo fueNitinol desarrollado?
El nitinol surgió de un error en 1959. Los científicos están desarrollando una aleación que es resistente al calor y a la corrosión, y en el proceso crearon una aleación hecha de 55% de níquel y 45% de titanio. El nombre representa su composición elemental y origen. "Ni" y "Ti" son los símbolos atómicos del níquel y el titanio, y "NOL" significa Naval Ordinance Laboratory, el laboratorio donde se descubrió.
Dónde esNitinol utilizado?
El nitinol existe desde principios de la década de 1960, pero no se comercializó hasta 20 años después debido a los estrictos controles requeridos durante el proceso de fabricación. Desde entonces, se ha convertido en un material importante para la robótica y los dispositivos médicos. El nitinol es superelástico (10 veces más elástico que otros metales) y sus propiedades de memoria de forma térmica no se parecen a ningún otro material disponible.
El nitinol se utiliza a menudo en aplicaciones con requisitos de espacio reducidos cuando no se pueden instalar mecanismos tradicionales. Una de esas aplicaciones requiere que se inserte un dispositivo o estructura en una pequeña abertura y luego se suelte para abrirlo a un tamaño mayor. Se inserta un alambre o estructura de nitinol comprimido en un pequeño tubo de administración y luego se coloca en su lugar. Una vez desplegada, la estructura de nitinol se expande en tamaño hasta varias veces el diámetro del tubo de administración.
CómoTrabajo NiTi?
Una de las propiedades más valiosas del Nitinol es el efecto de memoria de forma bidireccional. Este efecto de memoria de forma ocurre cuando un metal sufre una transformación de fase reversible entre las fases de austenita y martensita. Los átomos metálicos se organizan en estructuras específicas según su composición, pero rara vez cambian de forma estructural cuando están en estado sólido.
A altas temperaturas, los metales entran en la fase austenita. En esta etapa alcanza la máxima rigidez y se dobla como un resorte. Los metales entran en la fase martensita a bajas temperaturas. En esta etapa, el metal se siente elástico y se dobla fácilmente. Cuando el nitinol está en su forma martensítica, puede deformarse fácilmente y adoptar nuevas formas. Sin embargo, cuando se calienta hasta su temperatura de transformación, vuelve a austenita y recupera su forma anterior.
Pequeños cambios en la composición de la aleación o el tratamiento térmico pueden ajustar la temperatura a la que el Nitinol recuerda su forma de alta temperatura. El propósito del equipo determina la temperatura de transición que usted elija. Por ejemplo, si está fabricando un dispositivo médico (como un stent), elegiría una temperatura de transición cercana o igual a la temperatura del cuerpo humano.
¿Cuáles son losaplicaciones prácticasde Nitinol?
Los ingenieros en robótica suelen utilizar Nitinol como actuador. En este caso, aplicaron una corriente eléctrica (o calor) a un alambre de nitinol estirado. El cable se encoge durante la carga y se relaja después de que se detiene la carga. A diferencia de la mayoría de los metales, el nitinol se reduce en longitud cuando se calienta pero mantiene el mismo volumen absoluto. Además, su movimiento térmico es 100 veces mayor que el de otros metales.
Los clavos para huesos son un ejemplo de contracción dimensional térmica de las aleaciones de NiTi. Las grapas se separan y se insertan en los dos orificios del hueso y luego se calientan para restaurar su forma original. Esta técnica junta eficazmente las dos piezas y las mantiene en su lugar durante el proceso de curación.
Otro ejemplo es un stent, que se enfría y se aprieta mecánicamente para que quepa en un catéter de pequeño diámetro insertado en una vena. Una vez colocado, el stent se libera de la funda de sujeción y vuelve a su forma original al alcanzar la temperatura corporal, manteniendo la arteria abierta.
Para lograr un despliegue elástico, el alambre de Nitinol se mantiene mecánicamente en su lugar mediante abrazaderas y luego se calienta a una temperatura y tiempo definidos en un baño de temperatura fluidizada, seguido de una inmersión rápida en agua fría. Una vez retirado de la abrazadera, el cable conserva su forma independientemente del ángulo o la intensidad de la deformación. Cuando se suelta, el cable vuelve a su forma programada. Hay muchos ejemplos prácticos de esta aplicación, como el posicionador de aguja/hilo Homer Mammalok. El dispositivo pasa un cable curvo a través de la cánula recta y, al retirarlo, se dobla nuevamente a su forma original de "J". Los usuarios pueden repetir este proceso decenas de veces sin deformar los cables.
¿Cuáles son algunos comunes?desafíoscuando se utiliza Nitinol?
Un desafío al trabajar con Nitinol es determinar la mejor manera de conectar un cable a otro. Dependiendo de su fase, los cables pueden ser muy elásticos o muy rígidos, lo que dificulta su soldadura o pegado. Un método implica el uso de otros materiales, como acero inoxidable, para engarzar mecánicamente los cables. Estos engarzados luego se pueden soldar con TIG a otros componentes para crear el producto final deseado.