Nitinol : Material Cerdas yang Dapat Kembali ke Bentuk Semula Setelah Terjadi Deformasi

Jika umumnya logam dikenal dengan sifatnya yang keras dan kuat, lain dengan paduan logam satu ini. Paduan Nikel dan Titanium […]

blank

Jika umumnya logam dikenal dengan sifatnya yang keras dan kuat, lain dengan paduan logam satu ini. Paduan Nikel dan Titanium atau kerap disebut dengan Nitinol memiliki karakteristik yang unik, yaitu kemampuannya pulih kembali pada kondisi awal jika diberi beban termo-mekanis yang sesuai. Kalau melihat film superhero, banyak diantaranya yang dapat pulih ke bentuk semula meski telah babak belur dihajar musuh. Kurang lebih begitu ilustrasi dari paduan ini. Perkenalkan, shape memory alloy atau paduan ingat bentuk.

Paduan ingat bentuk adalah material yang dapat berubah bentuknya pada satu temperatur dan akan kembali ke bentuk semula ketika mendapat rangsangan termal atau mekanis. Sifat ingat bentuk merupakan akibat terjadinya perubahan struktur kristal di dalam logam yang dapat berlangsung secara bolak balik. Hal ini terjadi apabila pada paduan logam tersebut terjadi siklus pemanasan dan pendinginan.

William J. Buehler mulai melakukan studi ektensif pada Nitinol pada 1965. Sifat ingat bentuk Nitinol “ditemukan” saat Buehler mendemonstrasikan uji ketahanan lelah (tahan tidak patah) lempengan Nitinol tipis dengan melipatnya seperti kipas. Buehler berulang kali meregangkan dan mengompresi lempengan tanpa patah. Keajaiban terjadi Ketika Salah satu anggota konferensi memanaskan lempengan yang terkompresi dengan pemantik dan mengamati bahwa lempengan logam secara spontan mengembang secara longitudinal ke bentuk aslinya.

demonstrasi perubahan struktur Nitinol

Mekanisme Ingat Bentuk Nitinol

Gambar berikut menjelaskan siklus ingat bentuk paduan nitinol. Fasa awal nitinol adalah martensit yang dapat mengalami regangan sebesar 8% setelah deformasi. Memberikan perlakuan panas pada Nitinol adalah cara agar struktur makroskopis Nitinol kembali ke keadaan awal dan fasa bertransformasi menjadi austenit (karena menjadi lebih stabil secara termodinamika). Setelah bentuk pulih, siklus termal tidak akan menyebabkan perubahan bentuk lebih lanjut dan material perlu dideformasi dalam keadaan martensitik lagi (di dinginkan terlebih dahulu) untuk mengaktifkan kembali efeknya.

blank
Transformasi fasa nitinol

Aplikasi Nitinol

Dengan sifat ingat bentuk, paduan Nitinol dapat diaplikasikan di berbagai bidang. Karakteristik mekanik diantaranya super elastisitas, ketahanan lelah yang sangat baik, kapasitas redaman yang tinggi, dan biokompatibilitas memungkinkan Nitinol di aplikasikan dalam teknologi kedokteran. Dalam teknologi ortopedi, aplikasi Nitinol diantaranya sebagai batang koreksi, staples kompresi, fiksator fraktur, restorasi gigi, dan spacer vertebra dalam pengobatan skoliosis. Mekanismenya sebagai berikut; staples ingat bentuk dalam keadaan terbuka diposisikan di tempat tulang yang retak. Melalui pemanasan perangkat eksternal, staples ini cenderung menutup dan menekan bagian tulang yang terpisah. Kekuatan yang dihasilkan oleh proses ini mempercepat penyembuhan, mempersingkat waktu pemulihan.

Dalam teknologi kardiovaskular, Nitinol dapat diaplikasikan sebagai filter vena cava yang digunakan untuk interupsi pembuluh darah dalam mencegah emboli paru. Pemasukan filter ke dalam tubuh manusia dilakukan dengan memanfaatkan efek ingat bentuk. Dari bentuk aslinya dalam keadaan martensitik filter dideformasi dan ditempatkan pada ujung kateter. Larutan garam yang mengalir melalui kateter digunakan untuk menjaga suhu tetap rendah ketika filter ditempatkan di dalam tubuh. Saat kateter melepaskan filter, aliran larutan garam dihentikan. Akibatnya, aliran darah mendorong pemanasan filter yang akan kembali ke bentuk semula. Nitinol juga banyak dimanfaatkan sebagai stent pembuluh darah, terutama pada jaringan kardiovaskular.

aplikasi Nitinol sebagai filter vena cava

Referensi :

S. Pinem, “Pengaruh Penuaan Terhadap Karakteristik Paduan Ingat Bentuk Nitinol.”

T. Habijan et al., “The biocompatibility of dense and porous Nickel-Titanium produced by selective laser melting,” Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, vol. 33, no. 1, pp. 419–426, Jan. 2013, doi: 10.1016/J.MSEC.2012.09.008.

D. J. Hoh, B. L. Hoh, A. P. Amar, and M. Y. Wang, “Shape memory alloys: Metallurgy, biocompatibility, and biomechanics for neurosurgical applications,” Neurosurgery, vol. 64, no. SUPPL. 5, May 2009, doi: 10.1227/01.NEU.0000330392.09889.99.

T. Saburi, “New development of TiNi shape memory alloys,” Ecomaterials, pp. 997–1002, Jan. 1994, doi: 10.1016/B978-1-4832-8381-4.50233-X.

H. Hermawan, “Pengenalan pada biomaterial”, doi: 10.31227/osf.io/v3z5t

D. Tarniţă, D. N. Tarniţă, N. Bîzdoacă, I. Mîndrilă, and M. Vasilescu, “Properties and medical applications of shape memory alloys,” 2009.

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *