Memoria di forma
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I materiali a memoria di forma rappresentano una classe di materiali metallici dalle inusuali proprietà meccaniche. In particolare, con il termine leghe a memoria di forma (Shape Memory Alloys, SMA’s, o LMF) si indica un’ampia classe di leghe metalliche, scoperte abbastanza recentemente, che hanno come caratteristica principale quella di essere in grado di recuperare una forma macroscopica preimpostata per effetto del semplice cambiamento della temperatura o dello stato di sollecitazione applicato, sono cioè capaci di subire trasformazioni cristallografiche reversibili, in funzione dello stato tensionale e termico.
Quando una SMA è sotto la sua temperatura di trasformazione può essere deformata abbastanza facilmente a causa del suo basso σ y; se riscaldiamo però il materiale sopra la temperatura di trasformazione, subentra un cambio nella struttura cristallina che causa il ritorno alla forma originaria e sviluppa una forza notevole. In particolare, le SMA subiscono una trasformazione di fase cristallina quando vengono portate dalla loro configurazione più rigida ad alta temperatura (austenite), alla configurazione a più bassa energia e temperatura (martensite). Tale trasformazione è appunto la causa prima delle qualità peculiari di queste leghe. Questa proprietà, unica nel suo genere, è sfruttata in moltissimi campi che spaziano da quello medico a quello meccanico fino a quello microelettrico.
Oltre alla caratteristica di reversibilità termica della deformazione (“effetto a memoria di forma”, SME), le LMF presentano anche altre caratteristiche, quali il comportamento superelastico (noto in letteratura come “effetto superelastico”) che ha moltiplicato le possibilità di impiego, e la capacità di generare elevate forze in fase di recupero della forma, che risultano di notevole interesse per possibili applicazioni industriali.
[modifica] Cenni storici
Il fenomeno della memoria di forma fu osservato per la prima volta nel 1932 ad opera di Chang e Read che notarono la reversibilità della trasformazione nella lega Oro-Cadmio (lega di AuCd). Nel 1962 l'effetto fu scoperto in modo peraltro casuale anche nella lega equiatomica Nichel-Titanio, ad opera di Buehler presso il Naval Ordnance Laboratory (NOL) di White Oak della US Navy in Maryland, e fu da allora che iniziò la ricerca vera e propria, la produzione in notevoli quantità e le applicazioni pratiche di questa classe di materiali. Con l'approfondirsi delle ricerche, furono analizzate molte altre leghe che presentassero le proprietà "shape memory" ma tra tutte, le più interessanti ed utili dal punto di vista applicativo si sono rivelate quelle del gruppo Nichel-Titanio e le leghe del Rame. Oggi le leghe a memoria di forma più studiate sono quelle di Rame-Alluminio-Nickel, Rame-Zinco-Alluminio e Ferro-Manganese-Silicio ma quelle che sono utilizzate maggiormente sono quelle di Nickel-Titanio. Il nome generico della famiglia delle leghe Nickel-Titanio è Nitinol (Nichel-Titanio NOL).
Soprattutto negli ultimi anni la disponibilità di materiali con caratteristiche di qualità in costante miglioramento, ha reso possibile lo sviluppo di numerosi prodotti per svariati settori di applicazione; l’esistenza di sempre nuovi e numerosi sbocchi commerciali ha, a sua volta, stimolato la ricerca innescando un processo sinergico che rende il settore fortemente evolutivo.
