Nitinol is een unieke legering met vormgeheugen, gekenmerkt door zijn vermogen om automatisch zijn oorspronkelijke vorm te herstellen na plastische vervorming bij een specifieke temperatuur. Het bezit opmerkelijke eigenschappen zoals uitstekende plasticiteit, slijtvastheid, corrosieweerstand, hoge demping en superelasticiteit.
(1) Faseovergang en kenmerken van legeringen van nikkel en titanium:
Nitinol is, zoals de naam al doet vermoeden, een binaire legering bestaande uit nikkel en titanium. Het vertoont twee verschillende kristalstructuurfasen, bekend als austeniet en martensiet, die fasetransformatie ondergaan op basis van temperatuur en mechanische druk. De afkoelvolgorde van een NiTi-legering omvat de moederfase, de R-fase en de martensietfase. De austenietfase, kubisch en stabiel bij hogere temperaturen of bij onbelaste toestand, staat in contrast met de rhomboëdrische R-fase, terwijl de martensietfase, hexagonaal en ductiel, aanwezig is bij lagere temperaturen of onder belasting.
(2) Unieke eigenschappen van nikkel-titaniumlegeringen:
Kenmerken van vormgeheugen: Nitinol vertoont vormgeheugengedrag, waarbij het materiaal terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer het wordt verwarmd boven de Af-temperatuur nadat het is vervormd in de martensitische fase onder de Mf-temperatuur.
Superelasticiteit: Nitinol vertoont superelasticiteit, waardoor het bestand is tegen spanningen voorbij zijn elastische limiet wanneer het wordt blootgesteld aan externe krachten. Bij het lossen kan het automatisch zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgen.
Gevoeligheid voor intraorale temperatuurveranderingen: Op het gebied van orthodontie worden roestvrijstalen en CoCr-legeringsdraden minimaal beïnvloed door temperatuurveranderingen in de mond. Nikkel-titaandraden zijn echter gevoeliger voor deze temperatuurschommelingen.
Corrosieweerstand: Uit onderzoek blijkt dat de corrosieweerstand van nikkel-titaniumdraden vergelijkbaar is met die van roestvrijstalen draden.
Niet-toxiciteit: Vanwege de atomaire samenstelling, inclusief nikkel en titanium, wordt de Nitinol-legering met vormgeheugen als niet-giftig beschouwd. Hoewel bekend is dat nikkel kankerverwekkende effecten heeft, is de concentratie ervan in Nitinol aanzienlijk lager.
Zachte orthodontische kracht: Verschillende orthodontische draden, zoals austenitisch roestvrij staal, kobalt-chroom-nikkellegering, nikkel-chroomlegering, Australische legering, goudlegering en draden van titaniumlegering, zijn in de handel verkrijgbaar. Elk draadtype past verschillende krachtniveaus toe voor orthodontische behandelingen.
Uitstekende schokabsorptie-eigenschappen: Verhoogde trillingen van de boogdraad als gevolg van kauwen of nachtelijk knarsen kunnen leiden tot schadelijke effecten op tandwortels en parodontale weefsels.
nitinol
draad van titaniumlegering
nikkel-titaandraad van TopTiTech
(3) Classificatie van draden van nikkel-titaniumlegeringen (classificatiemethode van Evans en Durning):
Vroege classificaties omvatten gouden boogdraad, draad van kobalt-chroomlegering en ronde draad van roestvrij staal (jaren 40).
Martensitisch gestabiliseerde legeringen, voornamelijk martensitische nikkel-titaanlegeringen, werden in de jaren zestig ontwikkeld. Deze boogdraden hebben een lagere stijfheid en genereren lichtere correctiekrachten.
Met austeniet geactiveerde legeringen, zoals Chinese en Japanse nikkel-titaanlegeringen die in de jaren tachtig werden geïntroduceerd, vertonen austenitisch gedrag, ongeacht hun plaatsing binnen of buiten de mondholte.
Martensiet-geactiveerde nikkel-titaanlegeringen ontstonden in de jaren negentig. Deze legeringen vertonen meerdere toestanden bij kamertemperatuur, ondergaan gemakkelijk vervorming en hebben een transformatietemperatuurbereik (TTR) dat lager is dan de orale temperatuur of er dichtbij ligt.
Gegradeerde thermodynamische nikkel-titaniumlegeringen, met een TTR hoger dan de orale temperatuur (ongeveer 40 graden), blijven in meerdere toestanden wanneer ze in de mondholte worden geplaatst, wat resulteert in een relatief zachte boogdraad.
(4) Klinische toepassingen van draden van nikkel-titaniumlegering:
Initiële uitlijning en nivellering: Boogdraden van nikkel-titaniumlegering, met hun superelastische eigenschappen en vormgeheugen, worden vaak gebruikt in de beginfase van orthodontische behandelingen vanwege hun lagere spanning-rekcurve.
Nikkel-titaniumveren: Deze veren worden in de orthodontie gebruikt en maken gebruik van de superelasticiteit van nikkel-titanium om spanning of compressie te creëren, wat helpt bij het bewegen van de tanden en het openen van de opening.
LH-boogdraad: Ontwikkeld door Dr. Soma in Japan, vertoont de "LH"-boogdraad, genoemd naar "Low Hysteresis", minimale spanningsverschillen tussen activering en tandbeweging, waardoor deze langzaam naar zijn oorspronkelijke positie kan terugkeren.
