Narzędzia matematyczne do badania stopów z pamięcią kształtu
Pod względem matematycznym systemy SMA są bardzo złożone i wymagają wysokiej dokładności w przypadku stosowania technik analitycznych i funkcjonalnych. W ramach projektu BIOSMA (Mathematics for shape memory technologies in biomechanics) interdyscyplinarny zespół badaczy pracował nad stworzeniem dokładnych narzędzi matematycznych. Naukowcy badali właściwości systemów SMA oraz ich zachowanie w odpowiedzi na bodźce termiczne, mechaniczne lub magnetyczne. Członkowie projektu BIOSMA skupiali się na izotermicznych i termicznie sprzężonych systemach w celu określenia makroskopowego zachowania systemów SMA oraz oceny efektu trenowania, zmęczenia oraz ferromagnetycznej pamięci kształtu. Zespół nawiązał również współpracę z międzynarodowymi zespołami badawczymi w celu badania tych aspektów. Badacze odnieśli znaczny sukces — wprowadzili nowe koncepcje modelowania oraz opracowali nowe opisy zachowania systemów SMA. Oprócz zbadania problemu sprzęgania termiczno-mechanicznego, rozpoczęli również badanie w zakresie kontroli termicznej. Kluczowym osiągnięciem projektu było stworzenie modelu efektu ferromagnetycznej pamięci kształtu, a także opracowanie odpowiedniej teorii matematycznej. Wyniki projektu znajdą zastosowanie m.in. w ocenie wykonalności wykorzystania systemów SMA w projektowaniu systemów izolacji sejsmicznej, a także w projektowaniu mikrosiłowników. Potencjalne zastosowania technologii SMA w biomedycynie są niezliczone, ponieważ nadaje się ona do używania w implantach ortopedycznych, systemach dostarczania leków, inwazyjnych zabiegach chirurgicznych, a także w stentach wewnątrznaczyniowych. Inne zastosowania obejmują czujniki i siłowniki wykorzystywane w technologiach sejsmicznych i lotniczych. Prace prowadzone w ramach projektu zapewniły podstawy do opracowania dokładnych i niezawodnych narzędzi do modelowania makroskopowego w celu określenia właściwości systemów SMA i zaprojektowania innowacyjnych urządzeń opartych na systemach SMA. Powinno to pomóc w rozwiązaniu rzeczywistych problemów w dziedzinie inżynierii biomechanicznej w celu zoptymalizowania procesów produkcji systemów SMA.
Słowa kluczowe
Matematyczny, stopy z pamięcią kształtu, izotermiczny, sprzężony termicznie, zachowanie makroskopowe, zmęczenie, ferromagnetyczna pamięć kształtu, modelowanie, izolacja sejsmiczna, mikrosiłownik, stent, czujnik
