Bagaimana cara membuat kawat memori nitinol?

Apa itu Kawat Nitinol dan Bagaimana Cara Kerjanya?

kawat nitinol adalah paduan memori bentuk (SMA) yang menunjukkan dua sifat luar biasa: kemampuan untuk kembali ke bentuk yang telah ditentukan saat dipanaskan dan elastisitas luar biasa pada suhu tertentu. Transformasi ini terjadi karena adanya perubahan struktur kristal material. Pada suhu yang lebih rendah, nitinol berada dalam fase martensitnya, yang mudah berubah bentuk. Ketika dipanaskan melebihi suhu transformasinya, ia kembali ke fase austenitnya, mengingat bentuk aslinya.

Karakteristik unik nitinol muncul dari paduan spesifik nikel dan titanium, biasanya dalam proporsi yang hampir sama. Kontrol yang tepat dari proporsi ini memungkinkan penyesuaian suhu transformasi, menjadikan nitinol cocok untuk berbagai aplikasi, mulai dari perangkat medis hingga produk konsumen seperti bingkai kacamata dan pita headphone.

Bagaimana Kawat Nitinol Dibuat?

Produksi kawat nitinol melibatkan beberapa langkah utama: paduan, pembentukan, pemesinan, dan perlakuan panas.

Paduan

Prosesnya dimulai dengan paduan nikel dan titanium yang tepat. Bahan mentah dicairkan bersama dalam suasana vakum atau inert untuk mencegah kontaminasi. Rasio yang tepat antara nikel dan titanium sangat penting, karena variasi sekecil apa pun dapat mempengaruhi sifat material secara signifikan. Untuk nitinol tingkat medis, elemen tambahan dapat ditambahkan untuk meningkatkan biokompatibilitas dan kinerja.

Pembentukan

Setelah paduan disiapkan, paduan tersebut dituang ke dalam batangan, yang kemudian dikerjakan dengan panas (digulung, ditempa, atau diekstrusi) menjadi kawat. Langkah ini melibatkan pemanasan berulang dan deformasi mekanis untuk mencapai diameter kawat yang diinginkan. Bahan harus disimpan pada suhu yang konsisten untuk menghindari tekanan dan cacat.

Machining

Nitinol terkenal sulit untuk dikerjakan karena superelastisitasnya dan kecenderungannya untuk mengeras dengan cepat. Teknik seperti pemotongan laser, pemesinan pelepasan listrik (EDM), dan penggilingan biasanya digunakan. Metode ini memungkinkan pembentukan dan pemotongan yang presisi tanpa menyebabkan penumpukan panas yang signifikan, yang dapat mengubah sifat material.

Perawatan panas

Langkah terakhir adalah perlakuan panas, dimana kawat nitinol diatur ke dalam bentuk yang diinginkan. Hal ini melibatkan pengekangan kawat dalam perlengkapan yang menentukan bentuk akhirnya dan memanaskannya hingga suhu tertentu, biasanya sekitar 500 derajat Celcius. Kawat tersebut kemudian didinginkan dengan cepat, sering kali dalam air yang didinginkan, untuk mengunci bentuknya. Proses perlakuan panas ini juga menentukan suhu transformasi kawat dan sifat superelastisnya.

Apa Saja Aplikasinya Kawat Nitinol di Alat Kesehatan?

Sifat unik Nitinol menjadikannya sangat berharga dalam bidang medis, khususnya dalam produksi perangkat yang memanfaatkan memori bentuk dan superelastisitasnya. Berikut adalah beberapa aplikasi utama:

Stent

Nitinol banyak digunakan dalam stent vaskular, yaitu tabung kecil yang dapat diperluas dan dimasukkan ke dalam pembuluh darah agar tetap terbuka. Sifat superelastik nitinol memungkinkan stent dikompresi menjadi diameter kecil untuk dimasukkan dan kemudian diperluas ke bentuk aslinya setelah dipasang, memberikan dukungan pada dinding pembuluh darah.

Kawat Lengkung Ortodontik

Dalam ortodontik, kawat lengkung nitinol digunakan untuk memberikan tekanan lembut dan konsisten pada gigi, sehingga mengarahkannya ke posisi yang benar. Efek memori bentuk memastikan bahwa kabel kembali ke bentuk lengkung yang telah dibentuk sebelumnya setelah deformasi, memberikan gaya terus menerus dari waktu ke waktu.

Kabel Pemandu dan Kateter

Fleksibilitas dan biokompatibilitas Nitinol menjadikannya ideal untuk kawat pemandu dan kateter yang digunakan dalam operasi invasif minimal. Perangkat ini dapat menavigasi jalur rumit tubuh manusia, lalu kembali ke bentuk aslinya untuk menjalankan fungsi yang diinginkan. Properti ini sangat bermanfaat dalam prosedur seperti angioplasti, yang memerlukan penempatan dan kemampuan manuver yang tepat.

Kesimpulan

Proses pembuatan kawat memori nitinol rumit dan memerlukan kontrol yang tepat di setiap tahap, mulai dari paduan hingga perlakuan panas akhir. Sifat unik dari memori bentuk dan superelastisitasnya membuka beragam aplikasi, khususnya di bidang medis, di mana kawat lurus medis nitinol digunakan untuk membuat perangkat yang meningkatkan hasil pasien dan memungkinkan perawatan inovatif.

Memahami cara kerja nitinol dan langkah-langkah yang terlibat dalam produksinya membantu menghargai perannya dalam teknologi modern dan kemajuan medis. Seiring dengan berlanjutnya penelitian, kita dapat mengharapkan lebih banyak lagi penerapan dan perbaikan pada materi yang luar biasa ini.

Referensi

1. Dunia Permesinan Saat Ini. Cara Kerja – Mengembangkan Memori yang Baik: Paduan Memori Bentuk Nitinol. 
2. Seisa Medis. Nitinol: Sifat, Aplikasi, dan Kegunaan.
3. Kabel Sava. Kawat Nitinol: Semua yang Perlu Anda Ketahui. 
4. Desain Medis dan Pengalihdayaan. Pemesinan dan finishing Nitinol untuk Medis NiTi perangkat dan suku cadang.