נפתח בחידה. מה משותף לחומר שהתגלה לראשונה במעבדה של הצי האמריקני, נשמר בסודיות במשך שנים רבות ומשמש לכופף כפיות של קוסמים, סטייל אורי גלר ומקביליו? ובכן, הרשו לנו להציג בפניכם את הניטינול, סגסוגת משולבת של ניקל וטיטניום, המהווה בשורה של ממש עבור סקטורים ותעשיות רבות בארץ ובעולם.
הניטינול (Nitinol) התגלה לראשונה בטעות ב-1962 בארה"ב, במסגרת המעבדה לניסויים של הצי האמריקני. זה קרה במהלך ניסיון לייצר חומר נגד קורוזיה עם טיטניום וניקל, שהפלא ופלא הצליח לעלות על כל הציפיות. במעבדה גילו החוקרים להפתעתם כי החומר מתחיל לשנות צורה ולנוע ללא הרף בין מקורות החום והקור במעבדה.
מדובר אפוא בסגסוגת של שני יסודות - מתכת מסוג ניקל וטיטניום. ראוי להבהיר כי לא כל סגסוג של שתי מתכות אלה יכול מיד להפוך לניטינול, שכן התהליך דורש הגעה לאחוז סגסוג מאוד מדויק, עד כדי עשיריות האחוזים. זהו חומר זוכר צורה, כלומר כאשר משנים את צורתו על-ידי פעולות כגון מתיחה, כיפוף, פיתול או לחיצה, הוא מסוגל לחזור בחזרה לצורתו הראשונית תוך פרק זמן קצר.
החומר מגיע בשתי פאזות (מצבי צבירה) - הראשונה קרויה אוסטניט (Austenite) שהינה למעשה גם צורתו הראשונית, בעוד השנייה היא מטרזניט (Martnsite). כאשר הניטינול נמצא במצב צבירה זה, החומר מצוי באי סדר, כלומר צורתו מעוותת, אך בה בעת הוא גם חזק יותר בהשוואה לפאזה הראשונה.
מעבר בין שני מצבי הצבירה מושג באמצעות הפעלת כוח על החומר, כאשר שאיפתו של הניטינול, כמו כל חומר בטבע, היא חזרה למצב של סדר. במילים אחרות, על מנת לחזור לפאזת האוסטניט, נדרשת אנרגיה קינטית המתרחשת במסגרת תהליך של חימום. מאחר ומומנטום החזרה שהניטינול יוצר הוא גדול, החומר מנוצל לטובת מגוון שימושים, כגון גרירה, דחיפה או הרמה.
סטנטים, כיפוף כפיות ומה שביניהם
קיימים שני סוגים בולטים לניטינול בהם נעשה שימוש תכוף עבור התעשייה - חומר סופר אלסטי (Super-Elastic) וסגסוגת זיכרון (Shape Memory). מה שמבדל בין השניים הוא למעשה טמפרטורת החום הדרושה, שהיא זו שקובעת את אופן מעבר בין מצבי הצבירה (הפאזות) המתוארים.
נייטינול מסוג סופר אלסטי מתייחס ליכולת שינוי צורה המתבצע ללא פגיעה ביכולתו לחזור לצורתו המקורית. דוגמה טובה הממחישה סוג זה היא גומיה, כאשר נמתח אותה ונשחרר, הרי שדבר לא יפגע בה על מנת לחזור לממדי המקור שלה.
לניטינול מסוג זה השלכות חסרות תקדים על שורה של פיתוחים בעולמות הרפואה, הכוללים בין היתר סטנטים עמידים (תומכנים מתכתיים המשמשים בעיקר במקרים של היצרות או היחלשות העורקים כחלק מהליך צנתור) שמחזיקים למשך שנים ארוכות, אשר יש בהם בכדי לתרום להארכת חיי החולה ולשיפור דרמטי באיכות חייו.
ביחס לסגסוגת זיכרון, מדובר בסוג ניטינול המאופיין בטמפרטורה גבוהה הנדרשת לטובת מעבר פאזה. המשמעות היא שלהבדיל מהסוג הסופר אלסטי, על מנת לגרום לניטינול לחזור לצורתו המקורית, הוא נדרש לעבור תהליך חימום בטמפרטורה שנעה בין 80-30 מעלות. לתהליך זה חשיבות בעת תכנון מנגנון מכני המסתמך על השקעת אנרגיית חום גבוהה, אותה ניתן להשיג באמצעות שלושה מקורות עיקריים - מים חמים, אש וחשמל. כך למשל, בתחילת דרכו של החומר, כאשר הידע לגביו היה מועט ונותר בסוד בקרב מספר קטן של אנשים, אותם אנשים השתמשו ביכולות סגסוגת הזיכרון כדי לשנות צורה של מתכות, כמו למשל כיפוף כפיות.
כיום ישנם מגוון שימושים עבור ניטינול מסוג סגסוגת זיכרון, החל מרכיבים אלקטרוניים כמו חוטים או קפיצים, אותם מחממים בעזרת זרם חשמלי, דרך מכונות חום למיניהן הממירות אנרגיית חום לאנרגיה חשמלית (למשל מפזר חום, גנרטור או טורבינת קיטור).
מענה לצרכים של תעשיות מגוונות
חברת אוקסיד טכנולוגיה מתקדמת מתמחה באספקת מתכות עמידות בקורוזיה (כדוגמת ניקל, טיטניום ונירוסטה) ועוסקת מזה למעלה מ-40 שנה בייבוא חומרים לתעשיות הפטרוכימיות, תקופה משמעותית במהלכה צברה ידע וניסיון רב.
בחברה מציינים כי הם עושים שימוש תכוף בנייטינול מסוג סגסוגת זיכרון, תוך מתן מענה לצרכים של תעשיות מגוונות, לרבות גופים ביטחוניים וחברות רפואיות בארץ ובעולם. בין השימושים השונים שמספקת החברה באמצעות הנייטינול ניתן למנות קפיצים למערכות אוויריות, שתלים רפואיים ואמצעים אחרי הדורשים תקן מכני ייחודי.
לדברי טל טלמון, מנהל פיתוח עסקי ומהנדס חומרים באוקסיד טכנולוגיה מתקדמת: "קביעת סוג הניטינול הוא תנאי הכרחי להצלחת הפעולה המכנית של המוצר התעשייתי הנדרש. בזכות הניסיון הלא מבוטל שצברנו, ברשותנו היכולת לייעץ לקהל הלקוחות באשר לסוג הנייטינול הדרוש לצרכיהם, כולל מאיזה קטגוריה ואיזה טיפול תרמי נדרש עבורו, לצד הוראות תחזוקה ויכולת פתרון בעיות שונות".
בשיתוף אוקסיד טכנולוגיה מתקדמת
