镍钛合金——智能记忆金属

这种可逆的固相变化，即马氏体转变，是镍钛合金的显著特征。合金材料形成的晶体结构能够从一种形态转变为另一种形态。温度变化和/或应变会引起这种形变。

当温度高于形变温度时，镍钛合金具有超弹性，因此在施加负载时可抵抗一定程度的形变。一旦负载消失，它就会恢复到原有的形状。当温度低于转变温度时，镍钛合金会受到热形状记忆效应的影响。形变后，镍钛合金将保持该状态至再次加热至转变温度以上。温度达到后，它将恢复到原有的形状。

具有超弹性特征的记忆金属

镍钛合金可以恢复到原有的形状，这意味着外科医生可以根据病人的解剖结构改变器械的形状。器械经蒸汽消毒后可恢复到原有的形状（热形状记忆效应）。这种应用的例子包括扩张器和抽吸套管。

镍钛合金也具有超弹性，该材料的弯曲度是不锈钢的10倍。由镍钛合金制成的细线和细管在体内途径多条曲折的路径，仍能保持可控性。超弹性使器械和部件即使在拉力作用下也能保持各种形状。

极高的柔韧性和生物力学性能

镍钛合金具有抗扭结性和柔韧性，因此适用于腔内器械，例如取物篮。取物篮非常灵活。它具有极高的柔韧性，不仅易于取放，而且抗扭结能力强，安装力大，可实现1对1的运动传递。

从机械角度来看，镍钛合金的生物机械性能也与生物材料相似。因此，它特别适合应用于植入物。由于不锈钢或钛等材料非常坚硬，几乎没有弹性，因此即使在周围组织的压力下也不会发生形变现象。而镍钛合金具有与人体组织相似的生物力学特性，能够承受可重复的交变应力。

镍钛合金的加工

镍钛合金需要特殊处理。其他材料的加工通常不会出现问题，而在镍钛合金的加工过程中必须重点关注与温度相关的特性。材料在冷却状态下会形变，在加热后会恢复到原有的形状。一些加工过程会对材料和模具造成不可逆转的损害。例如，在用机器加工镍钛合金时就会出现大量磨损。

在医疗技术中使用镍钛合金作为器械和植入物，通常也需要进行特殊的表面处理。20 多年来，我们的团队在镍钛合金加工方面积累了丰富的专业知识。在批量生产中，成功的加工工艺和成本效益同样起着至关重要的作用。

应用

内窥镜和软体机器人

Bernd Vogel对此解释说：“镍钛合金的超弹特性无需加热即可实现。医护人员可直接通过挤压、按压或弯曲将材料塞进一根极细的导管内部，然后输送到患者体内的目标位置。考虑到人体内部的管道系统复杂且冗长，医护人员一般会通过内窥镜来操作，以尽可能避免在导管到达目标位置之前对患者身体造成损伤。这也是内窥镜器械的直径不断变小、长度越来越长，同时灵活度和柔软性不断提高的原因。”

此外，压接手段是镍钛合金线材的一种连接技术，通过该技术能够有效地将镍钛合金丝连接到其他镍钛合金或不锈钢部件上。

“下一代产品将被应用于软性内窥镜机器人技术。由于该技术可以深入体内，因此必须使用柔性器械。”沃格尔补充道，“这是我们的产品领域。我们的设备可以卷曲并应用到这些机器人上，然后在需要的地方展开。这需要超强的弹性性能——不锈钢做不到这一点，因为它太坚硬，弹性太低，无法满足这些需求。”

植入物

“植入物也是如此。你需要将它们通过一个非常小的导管送入人体，在到达体内目标位置后，植入物会展开并扩大到20到30倍的大小。因此，你既需要植入物具有极高的超弹性，也需要它稳定而强韧。这些正是镍钛合金的特性所在。”

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