Come può il Nitinol far accendere uno spruzzatore

La lega nichel-titanio, nota anche come nitinol, è una lega binaria composta da nichel e titanio. I due elementi sono approssimativamente uguali in percentuale atomica (Nitinol 55 e Nitinol 60 sono comuni). A causa delle variazioni di temperatura e di pressione meccanica, il nitinolo presenta due diverse fasi della struttura cristallina, ovvero la fase austenitica e la fase martensitica.

Nel nitinol, l'austenite è chiamata fase madre, ovvero la fase cristallina che la lega presenta ad alta temperatura. Quando la temperatura diminuisce, l'austenite si converte gradualmente in martensite (sottofase).

Nel processo di trasformazione di martensite e austenite, esistono quattro tipi di temperature:
As: la temperatura alla quale la martensite inizia a convertirsi in austenite durante il processo di aumento della temperatura.
Af: la temperatura alla quale la martensite termina la conversione in austenite durante il processo di aumento della temperatura.
Ms: la temperatura alla quale l'austenite inizia a convertirsi in martensite durante il processo di abbassamento della temperatura.
Mf: la temperatura alla quale l'austenite termina la conversione in martensite durante il processo di abbassamento della temperatura.
La trasformazione di fase del nitinolo presenta un'isteresi termica, quindi As non è uguale a Mf, per lo stesso motivo Af non è uguale a Ms.

Ilnitinolo presenta due caratteristiche: l'effetto memoria di forma (SME) e la superelasticità (SE).

1. Memoria di forma
La memoria di forma si verifica quando la fase madre di una certa forma viene raffreddata da una temperatura superiore a Af a una temperatura inferiore a Mf e forma completamente la martensite, deformando la martensite al di sotto della temperatura Mf. Dopo essere stato riscaldato al di sotto della temperatura Af, con una trasformazione di fase inversa, il materiale ripristina automaticamente la sua forma in fase madre. In realtà, l'effetto memoria di forma è un processo di transizione di fase indotto termicamente del nitinolo. Si riferisce alla capacità del nitinolo di deformarsi a una certa temperatura e di ripristinare la forma originale non deformata quando la temperatura è superiore alla sua "temperatura di transizione".

2. Superelasticità
La cosiddetta superelasticità si riferisce al fenomeno per cui il campione produce una deformazione molto superiore alla deformazione limite elastica sotto l'effetto di forze esterne e la deformazione può ripristinarsi automaticamente durante lo scarico. Nella fase madre, per effetto delle sollecitazioni esterne, la deformazione innesca la transizione di fase martensitica, per cui la lega presenta comportamenti meccanici diversi da quelli dei materiali ordinari. Il suo limite elastico è molto più grande di quello dei materiali ordinari. E non segue più la legge di Hooke. Rispetto all'effetto memoria di forma, la superelasticità non coinvolge il calore.