Magical metals, how shape memory alloys work - Ainissa Ramirez

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Yifat Adler

היום נדבר על חומרים מוזרים

Today we're talking about weird materials

that we use in space, in robots and in your mouth.

שאנו משתמשים בהם בחלל, ברובוטים ובפה שלכם.

אני מדברת על סגסוגות זוכרות צורה.

I'm talking about shape memory alloys.

כפי ששמן מרמז,

Like the name says,

אלה הן מתכות שזוכרות צורות שונות.

these are metals that remember different shapes.

כדי להבין איך המתכות האלה פועלות,

To understand how these metals work,

אנחנו צריכים לדבר על אטומים וארגון.

we've got to talk about atoms and organizing.

Let's talk about atoms first.

בואו נדבר קודם על אטומים.

אטומים הם פיסות קטנות של חומר שאתם לא יכולים לראות בעיניכם

Atoms are tiny bits of matter that you cannot see with your eye

ומרכיבים את כל הדברים בעולם,

yet they make up everything in our world,

from the chair that you're sitting on to your cell phone.

מהכסא שאתם יושבים עליו ועד לטלפון הסלולרי שלכם.

Atoms have some surprising ways of behaving too.

לאטומים יש כמה דרכי התנהגות מפתיעות.

We'll talk about that shortly.

נדבר עליהן מיד.

Now, how big is an atom?

מהו גודלו של אטום?

Well, imagine pulling one of your hairs out of your head

דמיינו שאתם תולשים שערה אחת מראשכם

and whittling it like a stick 100,000 times.

ומגלפים אותה כמו מקל 100,000 פעמים.

One of those shavings would be the width of an atom.

אחד מהשבבים יהיה ברוחב של אטום.

They're that small.

הם כל כך קטנים.

Now let's talk about atoms and organizing.

עכשיו בואו נדבר על אטומים וארגון.

You may not know this, but atoms arrange themselves

אולי אתם לא יודעים זאת, אבל אטומים מסתדרים

similar to the way we humans arrange ourselves.

בדומה לדרך בה בני אדם מסתדרים.

Sometimes they sit in rows, like we do

לפעמים הם יושבים בשורות,

on a bus or an airplane.

כמו שאנחנו יושבים באוטובוס או במטוס.

We call that seating arrangement a phase.

אנחנו קוראים לסידור כזה פאזה.

Other times they sit diagonal from each other,

לפעמים הם יושבים באלכסון אחד מהשני,

sort of like seats in a movie theater or sports stadium.

כמו מושבים בבית קולנוע או באיצטדיון.

This is another phase.

זוהי פאזה נוספת,

When atoms move from one seating to another

כשאטומים נעים מ"צורת ישיבה" אחת לאחרת,

this is called a phase change.

הדבר נקרא שינוי פאזה,

Phase changes are all around us.

שינויי פאזה נמצאים סביבנו.

You may already know about water's phases:

אולי כבר שמעתם על הפאזות של המים:

solid, liquid and gas.

מוצק, נוזל וגז.

Many other materials have phases like that too.

גם לחומרים רבים אחרים יש שינויי פאזה,

לכמה מהם יש כמה פאזות של מוצק.

Some of them have several solid phases.

אוקיי, נחזור לסגסוגות זוכרות צורה שהזכרנו קודם.

OK. Back to those shape memory alloys we mentioned before.

כשאנחנו אומרים שמתכות זוכרות את צורותיהן השונות,

When we say that the metals remember their different shapes,

what we're really saying is they remember different seating arrangements

אנחנו באמת אומרים שהן זוכרות סידורי ישיבה שונים של האטומים.

כשהאטומים מסתדרים מחדש,

of atoms. When the atoms rearrange,

the metal moves from one shape to another.

המתכת נעה מצורה אחת לאחרת.

Let's look at a phase change in action.

בואו נביט בשינוי פאזה בפעולה.

יש לי כאן חוט מתכת שעשוי מניקל וטיטניום.

Here I have a metal wire that is made out of nickel and titanium.

חוט המתכת הזה הוא סגסוגת זוכרת צורה,

This metal wire is a shape memory alloy,

and I'm going to make it switch between its different shapes

ואני עומדת לגרום לו לעבור בין הצורות השונות שלו

using heat from a lighter.

על ידי שימוש בחום ממצית.

Watch this.

הביטו בזה.

I'm going to wrap this wire around my finger

אני עומדת ללפף את החוט הזה מסביב לאצבע שלי

and then heat it.

ולחמם אותו.

Amazing!

מדהים!

That wire returns to a straight line, when I heat it.

החוט חוזר לקו ישר כשאני מחממת אותו.

בואו ננסה את זה שוב.

Let's try that again.

I'm going to wrap it around my finger, and heat it.

אני אלפף אותו סביב האצבע ואחמם אותו.

כן, זה עדיין מדהים.

Yep, that's still amazing.

Not only is it amazing, this is weird,

לא רק שזה מדהים, זה מוזר,

because metals generally don't do that.

מפני שבדרך כלל מתכות לא עושות זאת.

Here's a paper clip. When I heat it, I get nothing.

זהו מהדק. כשאני מחממת אותו, לא קורה כלום.

What we're seeing is the shape memory wire changing phases when it gets hot.

כשמחממים את החוט זוכר הצורה הוא משנה פאזה כאשר הוא חם.

כשחוט המתכת קר, האטומים מסודרים בצורה אלכסונית,

When the wire is cold, atoms are in a diagonal arrangement,

like the movie theater seating, we talked about before.

כמו הכיסאות בקולנוע שהיזכרנו קודם.

We call this a monoclinic arrangement,

אנחנו קוראים לזה סידור מונוקליני,

ומדענים יקראו לפאזה הזאת מרטנזיט.

and scientists will call this phase martensite.

כשחיממתי את חוט המתכת,

When I heated up the wire,

the atoms moved into columns like airplane seating.

האטומים נעו לשורות כמו במושבים במטוס.

This is a cubic arrangement.

זה נקרא סידור קובייתי.

Scientists will call this phase austenite.

מדענים יקראו לפאזה הזאת אוסטניט.

So when we added the heat, the atoms shifted positions seamlessly,

כשהוספנו חום, האטומים החליפו מיקום כיחידה אחת

and they'll do this forever.

והם יעשו זאת לנצח.

They have this coordinated motion, just like members of a tireless marching band.

יש להם תנועה מתואמת, כמו חברים בתזמורת מצעדים בלתי נלאית.

כל אחד מהם זז מעט, אבל יחד התנועות הקטנות האלה

Each makes a small shift, but all together those small shifts

create a totally different pattern.

יוצרות תבנית שונה לגמרי.

אז זה די קול, אבל היכן אנו משתמשים בחומרים כאלה?

So that's pretty cool, but where do we use these materials?

Well, if you look in the sky tonight,

ובכן, אם תביטו בשמיים הלילה,

shape memory alloys are at work -

סגסוגות זוכרות צורה נמצאות שם בפעולה

on Mars. They're used to move panels on the Mars rover,

על מאדים. הן משמשות להזזת לוחות על גשושית המאדים,

so that it can study the environment.

כך שהיא תוכל לחקור את הסביבה.

כמו המתכת שלנו שהתיישרה כשחוממה,

Like our metal straightened when it was heated,

the metals holding the panels will move when electrically heated.

המתכות שמחזיקות את הלוחות יזוזו כשיחממו אותן ע"י חשמל.

When we stop heating the shape memory metal,

כשנפסיק לחמם את המתכת זוכרת הצורה,

the panel will return back, due to an opposing spring.

הלוחות יחזרו למצבם הקודם בעזרת קפיץ.

Back on Earth, shape memory alloys are used to open up clogged arteries

נחזור לכדור הארץ. סגסוגות זוכרות צורה משמשות לפתיחת עורקים סתומים

as stents, which are small collapsible springs

כסטאנטים, שהם קפיצים מתקפלים קטנים

that force open passages.

שפותחים מעברים בכוח.

Shape memory alloys are also used to move robots,

סגסגות זוכרות צורה נמצאות בשימוש גם להזזת רובוטים,

toy butterflies, teeth in braces, and for a perfect fit every time,

פרפרי צעצוע, גשרים בשיניים, ולהתאמה מושלמת בכל פעם

shape memory wires are used as underwires in bras.

חוטי מתכת זוכרי צורה נמצאים בשימוש גם בחזיות.

Now you know Victoria's secret.

עכשיו אתם יודעים את הסוד של ויקטוריה.

By popping a bra into the dryer, it'll be brand new every time.

אם תכניסו את החזיה למיבש, היא תהיה כמו חדשה בכל פעם.

במאדים או בפה שלכם, תנועות אטומיות קטנות

So whether it's on Mars or in your mouth, small atomic movements

can create huge changes,

יכולות ליצור שינויים עצומים,

and understanding the way atoms behave

והבנת הדרך בה אטומים מתנהגים

allows us to make materials that make our world a better place.

מאפשרת לנו ליצור חומרים שהופכים את העולם שלנו למקום טוב יותר.