Kov má ve skutečnosti paměť: Nitinol

Nitinol je unikátní slitina s tvarovou pamětí, která se vyznačuje schopností automaticky obnovit svůj původní tvar po plastické deformaci při specifické teplotě. Má pozoruhodné vlastnosti, jako je vynikající plasticita, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi, vysoké tlumení a superelasticita.

(1) Fázový přechod a vlastnosti slitin niklu a titanu:
Nitinol, jak jeho název napovídá, je binární slitina složená z niklu a titanu. Vykazuje dvě různé fáze krystalové struktury známé jako austenit a martenzit, které procházejí fázovou transformací na základě teploty a mechanického tlaku. Chladicí sekvence slitiny NiTi zahrnuje základní fázi, fázi R a fázi martenzitu. Austenitová fáze, kubická a stabilní při vyšších teplotách nebo v nezatíženém stavu, kontrastuje s romboedrickou R fází, zatímco martenzitická fáze, šestiúhelníková a tvárná, je přítomna při nižších teplotách nebo při zatížení.

(2) Jedinečné vlastnosti slitin niklu a titanu:
Charakteristiky tvarové paměti: Nitinol vykazuje chování tvarové paměti, kdy se materiál po zahřátí nad teplotu Af po deformaci v martenzitické fázi pod teplotu Mf vrací do svého původního tvaru.

Superelasticita: Nitinol vykazuje superelasticitu, která mu umožňuje odolávat namáhání přesahujícím jeho mez pružnosti, když je vystaven vnějším silám. Po vyložení může automaticky obnovit svůj původní tvar.

Citlivost na intraorální změny teploty: V oblasti ortodoncie jsou dráty z nerezové oceli a slitiny CoCr minimálně ovlivněny změnami teploty v ústech. Nikl-titanové dráty jsou však na tyto teplotní změny citlivější.

Odolnost proti korozi: Výzkum naznačuje, že odolnost proti korozi nikl-titanových drátů je srovnatelná s odolností drátů z nerezové oceli.

Netoxicita: Vzhledem ke svému atomovému složení, včetně niklu a titanu, je slitina Nitinol s tvarovou pamětí považována za netoxickou. Ačkoli je známo, že nikl má karcinogenní účinky, jeho koncentrace v Nitinolu je výrazně nižší.

Jemná ortodontická síla: Komerčně dostupné jsou různé ortodontické dráty, jako je austenitická nerezová ocel, slitina kobalt-chrom-nikl, slitina nikl-chrom, australská slitina, slitina zlata a dráty ze slitiny titanu. Každý typ drátu aplikuje různé úrovně síly pro ortodontickou léčbu.

Vynikající vlastnosti tlumení nárazů: Zvýšené vibrace obloukového drátu způsobené žvýkáním nebo nočním broušením mohou vést ke škodlivým účinkům na zubní kořeny a periodontální tkáně.

(3) Klasifikace drátů ze slitiny niklu a titanu (Metoda klasifikace Evans a Durning):

Časné klasifikace zahrnovaly zlatý obloukový drát, drát ze slitiny kobaltu a chromu a kulatý drát z nerezové oceli (40. léta 20. století).
Martenzitické stabilizované slitiny, převážně martenzitické slitiny nikl-titan, byly vyvinuty v 60. letech 20. století. Tyto obloukové dráty mají nižší tuhost a generují menší korekční síly.
Austenitem aktivované slitiny, jako jsou čínské a japonské slitiny nikl-titan představené v 80. letech 20. století, vykazují austenitické chování bez ohledu na jejich umístění uvnitř nebo vně ústní dutiny.
Slitiny niklu a titanu aktivované martenzitem se objevily v 90. letech 20. století. Tyto slitiny vykazují více stavů při pokojové teplotě, snadno podléhají deformaci a mají rozsah transformačních teplot (TTR) nižší než orální teplota nebo blízko k ní.
Odstupňované termodynamické slitiny niklu a titanu s TTR vyšším než orální teplota (kolem 40 stupňů) zůstávají po umístění do ústní dutiny ve více stavech, což má za následek relativně měkký obloukový drát.
(4) Klinické aplikace drátů ze slitiny niklu a titanu:

Počáteční vyrovnání a vyrovnání: Obloukové dráty ze slitiny niklu a titanu se svými superelastickými vlastnostmi a vlastnostmi tvarové paměti se běžně používají v počátečních fázích ortodontické léčby kvůli jejich nižší křivce napětí-deformace.
Nikl-titanové pružiny: Tyto pružiny používané v ortodoncii využívají superelasticitu nikl-titanu k vytvoření napětí nebo stlačení, což napomáhá pohybu zubů a otevírání mezery.
LH obloukový drát: Dr. Soma vyvinutý v Japonsku, obloukový drát „LH“, pojmenovaný po „nízké hysterezi“, vykazuje minimální rozdíly ve stresu mezi aktivací a pohybem zubu, což mu umožňuje pomalý návrat do původní polohy.