Nitinol er en unik formhukommelseslegering, kendetegnet ved dens evne til automatisk at genoprette sin oprindelige form efter at have gennemgået plastisk deformation ved en bestemt temperatur. Det besidder bemærkelsesværdige egenskaber såsom fremragende plasticitet, slidstyrke, korrosionsbestandighed, høj dæmpning og superelasticitet.
(1) Faseovergang og karakteristika for legeringer af nikkel og titan:
Nitinol, som navnet antyder, er en binær legering sammensat af nikkel og titanium. Det udviser to forskellige krystalstrukturfaser kendt som austenit og martensit, som gennemgår fasetransformation baseret på temperatur og mekanisk tryk. Afkølingssekvensen af NiTi-legering involverer moderfasen, R-fasen og martensitfasen. Austenitfasen, kubisk og stabil ved højere temperaturer eller ubelastet, står i kontrast til den romboedriske R-fase, mens martensitfasen, hexagonal og duktil, er til stede ved lavere temperaturer eller under belastning.
(2) Unikke egenskaber for nikkel-titanium-legeringer:
Formhukommelsesegenskaber: Nitinol demonstrerer formhukommelsesadfærd, hvor materialet vender tilbage til sin oprindelige form, når det opvarmes over Af-temperaturen efter at være blevet deformeret i den martensitiske fase under Mf-temperaturen.
Superelasticitet: Nitinol udviser superelasticitet, som gør det muligt for det at modstå belastninger ud over dets elastiske grænse, når det udsættes for eksterne kræfter. Den kan automatisk genvinde sin oprindelige form ved aflæsning.
Følsomhed over for intraorale temperaturændringer: Inden for ortodonti påvirkes tråde af rustfrit stål og CoCr-legering minimalt af temperaturændringer i munden. Imidlertid er nikkel-titan-tråde mere følsomme over for disse temperaturvariationer.
Korrosionsbestandighed: Forskning tyder på, at korrosionsbestandigheden af nikkel-titanium-tråde er sammenlignelig med den for rustfri ståltråde.
Ikke-toksicitet: På grund af dens atomare sammensætning, herunder nikkel og titanium, anses Nitinol formhukommelseslegering som ikke-giftig. Selvom nikkel er kendt for at have kræftfremkaldende virkninger, er dets koncentration i Nitinol betydeligt lavere.
Blid ortodontisk kraft: Forskellige ortodontiske ledninger, såsom austenitisk rustfrit stål, kobolt-krom-nikkel-legering, nikkel-krom-legering, australsk legering, guldlegering og titanlegeringstråde, er kommercielt tilgængelige. Hver ledningstype anvender forskellige kraftniveauer til ortodontisk behandling.
Fremragende stødabsorberende egenskaber: Øgede buetrådsvibrationer som følge af tygning eller natlig slibning kan føre til skadelige virkninger på tandrødder og parodontale væv.
Nitinol
titanlegeringstråd
nikkel-titanium tråd fra TopTiTech
(3) Klassificering af tråde af nikkel-titaniumlegering (Evans og Durning-klassificeringsmetode):
Tidlige klassifikationer omfattede guldbuetråd, kobolt-kromlegeret tråd og rund tråd af rustfrit stål (1940'erne).
Martensitiske stabiliserede legeringer, overvejende martensitiske nikkel-titanium-legeringer, blev udviklet i 1960'erne. Disse buetråde har lavere stivhed og genererer lettere korrektionskræfter.
Austenit-aktiverede legeringer, såsom kinesiske og japanske nikkel-titanium-legeringer introduceret i 1980'erne, udviser austenitisk adfærd uanset deres placering i eller uden for mundhulen.
Martensit-aktiverede nikkel-titanium-legeringer opstod i 1990'erne. Disse legeringer udviser flere tilstande ved stuetemperatur, undergår let deformation og har et transformationstemperaturområde (TTR) lavere end oral temperatur eller tæt på det.
Graderede termodynamiske nikkel-titanium-legeringer, med en TTR højere end oral temperatur (omkring 40 grader), forbliver i flere tilstande, når de placeres i mundhulen, hvilket resulterer i en relativt blød buetråd.
(4) Kliniske anvendelser af tråde af nikkel-titaniumlegering:
Indledende justering og nivellering: Nikkel-titanium-legering buetråde, med deres superelastiske og formhukommelsesegenskaber, er almindeligt anvendt i de indledende stadier af ortodontisk behandling på grund af deres lavere spændings-belastningskurve.
Nikkel-titanium fjedre: Brugt i tandregulering, disse fjedre udnytter superelasticiteten af nikkel-titanium til at skabe spænding eller kompression, der hjælper med tandbevægelser og spalteåbning.
LH buetråd: Udviklet af Dr. Soma i Japan, "LH" buetråden, opkaldt efter "Lav hysterese", udviser minimale spændingsforskelle mellem aktivering og tandbevægelser, hvilket gør det muligt at vende tilbage til sin oprindelige position langsomt.
