Nitinol je unikátna zliatina s tvarovou pamäťou, ktorá sa vyznačuje schopnosťou automaticky obnoviť svoj pôvodný tvar po plastickej deformácii pri určitej teplote. Má pozoruhodné vlastnosti, ako je vynikajúca plasticita, odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť proti korózii, vysoké tlmenie a superelasticita.
(1) Fázový prechod a vlastnosti zliatin niklu a titánu:
Nitinol, ako už názov napovedá, je binárna zliatina zložená z niklu a titánu. Vykazuje dve rôzne fázy kryštálovej štruktúry známe ako austenit a martenzit, ktoré podliehajú fázovej transformácii na základe teploty a mechanického tlaku. Sekvencia chladenia zliatiny NiTi zahŕňa materskú fázu, fázu R a fázu martenzitu. Austenitová fáza, kubická a stabilná pri vyšších teplotách alebo keď je nezaťažená, kontrastuje s romboedrickou R fázou, zatiaľ čo martenzitická fáza, šesťuholníková a ťažná, je prítomná pri nižších teplotách alebo pri zaťažení.
(2) Jedinečné vlastnosti zliatin niklu a titánu:
Charakteristiky tvarovej pamäte: Nitinol vykazuje správanie s tvarovou pamäťou, kedy sa materiál po zahriatí nad teplotu Af po deformácii v martenzitickej fáze pod teplotu Mf vracia do pôvodného tvaru.
Superelasticita: Nitinol vykazuje superelasticitu, ktorá mu umožňuje odolávať namáhaniu nad jeho hranicou pružnosti, keď je vystavený vonkajším silám. Po vyložení môže automaticky obnoviť svoj pôvodný tvar.
Citlivosť na intraorálne zmeny teploty: V oblasti ortodoncie sú drôty z nehrdzavejúcej ocele a zliatiny CoCr minimálne ovplyvnené teplotnými zmenami v ústach. Nikel-titánové drôty sú však na tieto teplotné zmeny citlivejšie.
Odolnosť proti korózii: Výskum naznačuje, že odolnosť proti korózii niklovo-titánových drôtov je porovnateľná s odolnosťou drôtov z nehrdzavejúcej ocele.
Netoxicita: Vďaka svojmu atómovému zloženiu vrátane niklu a titánu sa zliatina s tvarovou pamäťou Nitinol považuje za netoxickú. Hoci je známe, že nikel má karcinogénne účinky, jeho koncentrácia v Nitinole je výrazne nižšia.
Jemná ortodontická sila: Komerčne dostupné sú rôzne ortodontické drôty, ako napríklad austenitická nehrdzavejúca oceľ, zliatina kobaltu a chrómu, zliatina niklu a chrómu, austrálska zliatina, zliatina zlata a drôty zo zliatiny titánu. Každý typ drôtu aplikuje rôzne úrovne sily na ortodontickú liečbu.
Vynikajúce vlastnosti tlmenia nárazov: Zvýšené vibrácie oblúkového drôtu spôsobené žuvaním alebo nočným brúsením môžu viesť k škodlivým účinkom na zubné korienky a periodontálne tkanivá.
nitinol
drôt z titánovej zliatiny
nikel-titánový drôt od TopTiTech
(3) Klasifikácia drôtov zo zliatiny niklu a titánu (metóda klasifikácie Evans a Durning):
Skoré klasifikácie zahŕňali zlatý oblúkový drôt, drôt zo zliatiny kobaltu a chrómu a kruhový drôt z nehrdzavejúcej ocele (40. roky 20. storočia).
Martenzitické stabilizované zliatiny, prevažne martenzitické zliatiny niklu a titánu, boli vyvinuté v 60. rokoch 20. storočia. Tieto oblúkové drôty majú nižšiu tuhosť a vytvárajú menšie korekčné sily.
Zliatiny aktivované austenitom, ako sú čínske a japonské zliatiny niklu a titánu predstavené v 80. rokoch 20. storočia, vykazujú austenitické správanie bez ohľadu na ich umiestnenie vo vnútri alebo mimo ústnej dutiny.
Zliatiny niklu a titánu aktivované martenzitom sa objavili v 90. rokoch minulého storočia. Tieto zliatiny vykazujú viaceré stavy pri izbovej teplote, ľahko podliehajú deformácii a majú rozsah teplôt transformácie (TTR) nižší ako orálna teplota alebo blízko nej.
Odstupňované termodynamické zliatiny niklu a titánu s TTR vyššou ako orálna teplota (okolo 40 stupňov) zostávajú po umiestnení do ústnej dutiny vo viacerých stavoch, výsledkom čoho je relatívne mäkký oblúkový drôt.
(4) Klinické aplikácie drôtov zo zliatiny niklu a titánu:
Počiatočné zarovnanie a vyrovnanie: Oblúkové drôty zo zliatiny niklu a titánu so svojimi superelastickými vlastnosťami a vlastnosťami s tvarovou pamäťou sa bežne používajú v počiatočných štádiách ortodontickej liečby kvôli ich nižšej krivke napätia a deformácie.
Nikel-titánové pružiny: Používané v ortodoncii, tieto pružiny využívajú superelasticitu niklu-titánu na vytvorenie napätia alebo stlačenia, čo pomáha pri pohybe zubov a otváraní medzier.
LH oblúkový drôt: Dr. Soma v Japonsku vyvinul oblúkový drôt „LH“, pomenovaný po „nízkej hysterézii“, vykazuje minimálne rozdiely v strese medzi aktiváciou a pohybom zuba, čo mu umožňuje pomalý návrat do pôvodnej polohy.
