Magical metals, how shape memory alloys work - Ainissa Ramirez

Переводчик: Полина Гурина Редактор: Yulia Kallistratova

Today we're talking about weird materials

Сегодня мы говорим о необычных материалах,

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

используемых в космосе, роботах и у вас во рту.

I'm talking about shape memory alloys.

Я говорю о сплавах с эффектом памяти формы.

Like the name says,

Как предполагает название,

these are metals that remember different shapes.

это металлы, способные запоминать различные формы.

To understand how these metals work,

Чтобы понять, как действуют эти металлы,

we've got to talk about atoms and organizing.

нам следует поговорить об атомах и их организации.

Let's talk about atoms first.

Сначала мы поговорим об атомах.

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

Атомы — это частички материи, невидимые невооружённым глазом,

yet they make up everything in our world,

но лежащие в основе всего в мире:

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

от кресла, в котором вы сидите, до вашего мобильного телефона.

Atoms have some surprising ways of behaving too.

А ещё атомы могут вести себя необычно.

We'll talk about that shortly.

Мы скоро вернёмся к этому.

Now, how big is an atom?

Насколько велик атом?

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

Представьте, что вы выдернули волосок из головы

and whittling it like a stick 100,000 times.

и обстрогали его, как палку, 100 000 раз.

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

Одна из получившихся стружек будет толщиной в атом.

They're that small.

Настолько они маленькие.

Now let's talk about atoms and organizing.

Теперь поговорим об атомах и их организации.

You may not know this, but atoms arrange themselves

Вы можете этого не знать, но атомы распределяются по местам так же, как люди.

similar to the way we humans arrange ourselves.

Sometimes they sit in rows, like we do

Иногда они размещаются рядами,

on a bus or an airplane.

как мы в автобусе или самолёте.

We call that seating arrangement a phase.

Мы называем такой порядок фазой.

Other times they sit diagonal from each other,

В других случаях они размещаются в шахматном порядке,

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

как сиденья в кинотеатре или на стадионе.

This is another phase.

Это другая фаза.

When atoms move from one seating to another

Когда атомы перемещаются с одного места на другое,

this is called a phase change.

происходит так называемый фазовый переход.

Phase changes are all around us.

Мы постоянно сталкиваемся с фазовым переходом.

You may already know about water's phases:

Вы, вероятно, уже знаете о фазах воды:

solid, liquid and gas.

твёрдая, жидкая и газообразная.

Many other materials have phases like that too.

Такие фазы есть и у множества других веществ.

Some of them have several solid phases.

Некоторые из веществ имеют несколько твёрдых фаз.

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

Вернёмся к упомянутым ранее сплавам с эффектом памяти формы.

When we say that the metals remember their different shapes,

Говоря о том, что металлы запоминают различные формы,

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

мы подразумеваем, что они запоминают различные положения атомов.

of atoms. When the atoms rearrange,

Когда атомы меняют положение,

the metal moves from one shape to another.

метал переходит из одной формы в другую.

Let's look at a phase change in action.

Рассмотрим фазовый переход в действии.

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

Перед вами металлическая проволока, сделанная из никеля и титана.

This metal wire is a shape memory alloy,

Этот металл может запоминать форму,

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

и я заставлю его переключаться между различными формами

using heat from a lighter.

с помощью тепла зажигалки.

Watch this.

Смотрите.

I'm going to wrap this wire around my finger

Я обматываю проволоку вокруг своего пальца

and then heat it.

и нагреваю её.

Amazing!

Сногсшибательно!

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

Проволока распрямляется от нагрева.

Let's try that again.

Попробуем ещё раз.

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

Обматываю вокруг пальца и нагреваю.

Yep, that's still amazing.

Это по-прежнему сногсшибательно.

Not only is it amazing, this is weird,

Это не только сногсшибательно — это странно,

because metals generally don't do that.

поскольку обычно металлы так себя не ведут.

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

Если я нагрею скрепку, ничего не изменится.

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

Мы увидели, как проволока с памятью формы от нагрева меняет фазу.

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

Когда проволока холодная, атомы расположены в шахматном порядке,

like the movie theater seating, we talked about before.

как сиденья в кинотеатре.

We call this a monoclinic arrangement,

Мы называем эту структуру моноклинной,

and scientists will call this phase martensite.

а учёные называют эту фазу мартенсит.

When I heated up the wire,

В нагретой проволоке

the atoms moved into columns like airplane seating.

атомы образовали ряды, как сиденья в самолёте.

This is a cubic arrangement.

Это кубическая структура.

Scientists will call this phase austenite.

Учёные называют эту фазу аустенит.

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

Когда мы добавили тепло, атомы плавно перестроились,

and they'll do this forever.

и этот процесс происходит постоянно.

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

Их движение скоординировано, как в марширующем оркестре.

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

Каждый смещается чуть-чуть, но все эти маленькие смещения вместе

create a totally different pattern.

создают совершенно другой узор.

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

Где же используются такие материалы?

Well, if you look in the sky tonight,

Глядя в ночное небо,

shape memory alloys are at work -

вы видите их за работой на Марсе.

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

Они используются для перемещения панелей на марсоходе Mars Rover,

so that it can study the environment.

чтобы тот мог изучать окружающую среду.

Like our metal straightened when it was heated,

Точно так же, как в нашем примере

the metals holding the panels will move when electrically heated.

металлы, держащие панели, двигаются, нагреваясь электричеством.

When we stop heating the shape memory metal,

Если нагрев прекратить,

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

панель отпружинит в изначальное положение.

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

На Земле сплавы с эффектом памяти формы используются для прочистки артерий

as stents, which are small collapsible springs

как стенты — складывающиеся пружинки,

that force open passages.

которые принудительно расширяют сосуды.

Shape memory alloys are also used to move robots,

Сплавы с эффектом памяти формы помогают двигаться роботам,

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

игрушечным бабочкам, зубам в брекетах, а также всегда сохранять идеальную форму,

shape memory wires are used as underwires in bras.

ведь проволоки из таких сплавов используются в бюстгальтерах.

Now you know Victoria's secret.

Теперь вы знаете «секрет Виктории».

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

Побывав в сушилке, бюстгальтер снова становится как новенький.

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

На Марсе ли или во рту человека, маленькие перемещения атомов

can create huge changes,

приводят к большим переменам.

and understanding the way atoms behave

А понимание принципов поведения атомов

позволяет нам создавать материалы, способные сделать наш мир лучше.

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