JP2016539488A - Shape memory alloy conductor that resists plastic deformation - Google Patents

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Abstract

塑性変形に抵抗する導体が、電子信号を運ぶかまたは電力を運ぶケーブル、ケーブルアセンブリまたはデバイスのために提供される。伝導要素それ自体は、有益な機械的特性を有し、したがって塑性変形抵抗を伝導率と組み合わせる。一態様において、超弾性導体は、超弾性導体の変態温度が導体の有用な操作範囲外に設定されるように、形状記憶合金を使用して製造される。別の態様において、導体は、応力のない条件下で名目上マルテンサイト相にある形状記憶合金を使用して製造される。両態様において、導体の微細構造は、塑性変形を伴わないメカニズムを介して、外部から適用される歪み、曲げ、変形または他の外部の変位に適応することができる。Conductors that resist plastic deformation are provided for cables, cable assemblies or devices that carry electronic signals or carry power. The conductive element itself has beneficial mechanical properties and thus combines plastic deformation resistance with conductivity. In one aspect, the superelastic conductor is manufactured using a shape memory alloy such that the transformation temperature of the superelastic conductor is set outside the useful operating range of the conductor. In another embodiment, the conductor is made using a shape memory alloy that is nominally in the martensite phase under stress-free conditions. In both aspects, the conductor microstructure can accommodate externally applied strain, bending, deformation or other external displacements through a mechanism that does not involve plastic deformation.

Description

背景
導体および導体からなるケーブルは、しばしば、外部の機械的負荷および振動に付される。これらの振動および他の機械的または環境的に適用される荷重は、しばしば、導体またはケーブルアセンブリの長さにわたって全体的にまたは特定の領域で局所的に生じる歪み、変形、曲げまたは他の変位をもたらし得る。これらの大きな弾性または塑性変形は、導体または導体から構成されるケーブルアセンブリの機械的完全性を次々に損ない得る。導体およびケーブルにおける大きな弾性または塑性変形の具体例、ならびに、それらが起こし得る問題は、ねじれ、もつれ、極端な鋭い半径の永久曲げ(severe sharp radius permanent bend)をもたらす歪みの局所化、加工硬化をもたらす繰り返しの歪み作用、導体またはケーブルの疲労寿命あるいは破壊および破損を介するケーブルまたは導体の最終的な連続性の損失を含む。
BACKGROUND Conductors and cables made of conductors are often subjected to external mechanical loads and vibrations. These vibrations and other mechanically or environmentally applied loads often cause strain, deformation, bending or other displacements that occur globally or locally in specific areas over the length of the conductor or cable assembly. Can bring. These large elastic or plastic deformations can in turn detract from the mechanical integrity of conductors or cable assemblies composed of conductors. Specific examples of large elastic or plastic deformations in conductors and cables, as well as the problems they can cause, include distortion localization, work hardening, resulting in torsion, entanglement, and extreme sharp radius permanent bends. Including the repeated strain effects that result, the fatigue life of the conductor or cable or the loss of the final continuity of the cable or conductor through destruction and breakage.

形状記憶合金は、形状を変化させるそれらの能力のために一般的に使用される材料(例としてアクチュエータ)またはそれらの超弾性のための前記材料(眼鏡(eyeglass)フレーム、歯列矯正ブリッジワイヤ、携帯電話アンテナ)の類いである。SMAが可逆的相変態を介して大きな変形または歪みに適合することができるので、それらは、大きな柔軟性が必要とされる適用において、優れた材料である。したがって、SMAは、電気ケーブルの補強部材として使用されており、ここでSMA要素の役割は、ケーブルまたはワイヤをまっすぐに維持すること、あるいは、ワイヤもしくはケーブルアッセンブリの疲労性能または他の機械的特性を改善すること、である(US 8399769、US 6717056、US 5275885、US 7093416)。さらに、SMAワイヤは、超弾性ワイヤおよびケーブルとして広く使用されており、ここでワイヤまたはケーブルは、構造的または機能的な目的しか果たしておらず、アセンブリにおけるいずれの要素も、電気信号、データ信号、電磁信号または電力を伝導するものではない。かかるワイヤは、例えばFe、CuおよびAlなどの一般的な材料で作られたワイヤよりも大きな柔軟性を有し、したがって、より良好な疲労を提供し得、局所的な塑性変形に抵抗し得る。   Shape memory alloys are materials commonly used for their ability to change shape (eg actuators) or the materials for their superelasticity (eyeglass frames, orthodontic bridge wires, It is similar to a mobile phone antenna. Since SMA can adapt to large deformations or strains via reversible phase transformations, they are excellent materials in applications where great flexibility is required. Thus, SMA is used as a reinforcing member for electrical cables, where the role of the SMA element is to keep the cable or wire straight, or to improve the fatigue performance or other mechanical properties of the wire or cable assembly. (US 8399769, US 6717056, US 5275885, US 7093416). In addition, SMA wires are widely used as superelastic wires and cables, where the wire or cable serves only a structural or functional purpose, and any element in the assembly can be an electrical signal, a data signal, It does not conduct electromagnetic signals or power. Such wires have greater flexibility than wires made of common materials such as Fe, Cu and Al, and thus can provide better fatigue and resist local plastic deformation .

今まで、SMAは、電気ケーブルまたはワイヤの構造的補強材として使用されていた。かかる適用において、SMA要素は、全体としてのケーブルアセンブリのいくつかの機械的性質(例として疲労、ねじれに対する抵抗)を改善し、ケーブルの1つの場所から別の場所へ輸送されることが意図される、電磁信号、電力、データ信号または他のタイプの電気の導体ではない。SMAはまた、電気的に活性化されたアクチュエータとしても使用されていた。この役割において、電流は、マルテンサイトからオーステナイトへの相変態を誘発するための熱を発生させるという唯一の目的のために、SMAワイヤに流される;電気信号は、1つの場所から別の場所へ輸送されないが、ジュール加熱を介して熱を発生する間接的な手段として使用される。   Until now, SMA has been used as a structural reinforcement for electrical cables or wires. In such applications, the SMA element is intended to improve some mechanical properties of the overall cable assembly (eg, resistance to fatigue, torsion) and be transported from one location of the cable to another. Is not an electromagnetic signal, power, data signal or other type of electrical conductor. SMA has also been used as an electrically activated actuator. In this role, current is passed through the SMA wire for the sole purpose of generating heat to induce a phase transformation from martensite to austenite; electrical signals are passed from one place to another. Although not transported, it is used as an indirect means of generating heat via Joule heating.

発明の概要
本発明において、1以上のSMA要素(オーステナイト系またはマルテンサイト系のいずれか)は、データ信号、電磁波または電力の導電体として使用される。SMAワイヤは良好な導電体であり、それはまた、従来の導線およびケーブルと比較して秀でた機械的特性をも有するため、以前の伝導構造物の限界を克服する。
Summary of the Invention In the present invention, one or more SMA elements (either austenitic or martensitic) are used as a conductor for data signals, electromagnetic waves or power. SMA wire is a good conductor and it also has superior mechanical properties compared to conventional conductors and cables, thus overcoming the limitations of previous conductive structures.

大きな弾性または塑性変形の有害な影響に対して抵抗する導体を含むか、またはそれからなる、導体およびケーブルまたはケーブルアセンブリを提供することが、本発明の目的である。良好な導体の特質を、大きな弾性変形または永久的な塑性変形の悪影響に抵抗する機械的特性と特異的に組み合わせる導体材料を提供することが、本発明のさらなる目的である。   It is an object of the present invention to provide a conductor and cable or cable assembly that includes or consists of a conductor that resists the deleterious effects of large elastic or plastic deformation. It is a further object of the present invention to provide a conductor material that specifically combines good conductor properties with mechanical properties that resist the adverse effects of large elastic or permanent plastic deformation.

本発明の実用的な意味合いは、損傷耐性があり、ケーブル疲労および早期破損に抵抗し、民生用電子機器適用のためのケーブルのよじれおよびもつれの不便さに抵抗し、ならびに、高度に性能重視のまたは安全性重視の適用に対して追加の安全域を提供する導体を含むかまたはそれからなる、導体およびケーブルまたはケーブルシステムの開発および展開である。   The practical implications of the present invention are damage resistance, resistance to cable fatigue and premature breakage, resistance to cable kinking and inconvenience of consumer electronics applications, and a highly performance-oriented Or the development and deployment of conductors and cables or cable systems that include or consist of conductors that provide additional safety margins for safety critical applications.

図面の簡単な説明
図1は、ケーブルのよじれを示す。 図2は、疲労破損の例を示す。 図3は、ワイヤを伝導させる際に一般的に使用される金属90についての、および超弾性形状記憶合金91についての、典型的な応力歪み曲線を示す。歪みは、従来の弾性材料90が、いずれの塑性永久変形をも蓄積する前に、0.1〜0.9%の歪みを達成し得ることを示す。形状記憶合金91は、ほぼ10倍に等しい歪みを達成することができ、完全に回復可能である1〜10%の歪みまで超弾性的に伸長する。
Brief Description of Drawings
FIG. 1 shows kinking of the cable. FIG. 2 shows an example of fatigue failure. FIG. 3 shows typical stress strain curves for the metal 90 commonly used in conducting wires and for the superelastic shape memory alloy 91. The strain indicates that the conventional elastic material 90 can achieve a strain of 0.1-0.9% before accumulating any plastic permanent deformation. The shape memory alloy 91 can achieve a strain approximately equal to 10 times and stretches superelastically to 1-10% strain that is fully recoverable.

図4は、一般の形状記憶合金についての模式的な相図を示す。オーステナイトは、4つの平行線の右手が安定であり、マルテンサイトは、前記線の左手が安定である。FIG. 4 shows a schematic phase diagram for a general shape memory alloy. Austenite is stable on the right hand of four parallel lines, and martensite is stable on the left hand of the line. 図5は、裸の超弾性導体のための種々の形態因子を示す。1つの構成71において、ワイヤは円形断面を有する。1つの構成72において、ワイヤは、リボンに酷似の、フラットな断面を有する。1つの構成73において、ワイヤは、楕円形の断面を有する。FIG. 5 shows various form factors for bare superelastic conductors. In one configuration 71, the wire has a circular cross section. In one configuration 72, the wire has a flat cross section, much like a ribbon. In one configuration 73, the wire has an elliptical cross section. 図6は、数本の個別のワイヤ75の束を示し、そこにおいてワイヤの少なくとも1つが超弾性導体であって、ワイヤロープまたは撚線ケーブル(stranded cable)74を形成するために一緒に撚られる。FIG. 6 shows a bundle of several individual wires 75 where at least one of the wires is a superelastic conductor and is twisted together to form a wire rope or stranded cable 74. .

図7は、超弾性の伝導コア29および絶縁層28からなるケーブルの断面の例を示す。図の上部において、ワイヤはまっすぐである;図の中央部において、ワイヤは激しく変形させられている;および図の下部において、ワイヤは局所的に変形させられ、ねじれている。伝導ケーブルがオーステナイト相においてまっすぐな形状を取るようにプログラムされている場合、上図には力がない一方、他の2つのワイヤは、導体の相がオーステナイトである場合、まっすぐな形状に戻るための力を働かせる。導体がマルテンサイト系である場合、導体は柔軟であり、マルテンサイト板の再分配(martensite plate redistribution)を介して形状変化を取る。導体は、金属をオーステナイト相にするのに充分な熱または電気が付される場合にのみ、まっすぐな形状に戻るであろう。FIG. 7 shows an example of a cross section of a cable composed of a superelastic conductive core 29 and an insulating layer 28. In the upper part of the figure, the wire is straight; in the middle part of the figure, the wire is severely deformed; and in the lower part of the figure, the wire is locally deformed and twisted. If the conductor cable is programmed to take a straight shape in the austenite phase, there is no force in the above figure, while the other two wires return to a straight shape if the conductor phase is austenite. Use the power of. If the conductor is martensitic, the conductor is flexible and takes shape changes via martensite plate redistribution. The conductor will return to a straight shape only if sufficient heat or electricity is applied to bring the metal into the austenitic phase. 図8は、2つの構成におけるイヤホンを示す。図面の左部において、イヤホンケーブルは、いかなる外力も見あたらず、もつれのない渦巻き状(roll)などのコンパクトな形状を取る。図面の右部において、ケーブルは使用されており、したがって、ジャック37を電子装置へ、イヤホン35を人の耳へ接続するために、伸ばされている。右側の図面において、イヤホンケーブル36は、ケーブルを使用するとき、ヒトによって課せられる伸縮力に比べて小さい力を働かせる。右側のケーブルがいかなる外力をも欠いているとき、それは再び左側のケーブルの形状を取るであろう。FIG. 8 shows the earphone in two configurations. In the left part of the drawing, the earphone cable does not see any external force and takes a compact shape such as a roll without entanglement. In the right part of the drawing, the cable is used and is therefore extended to connect the jack 37 to the electronic device and the earphone 35 to the human ear. In the right-hand drawing, the earphone cable 36 exerts a small force compared to the stretching force imposed by a human when using the cable. When the right cable lacks any external force, it will again take the shape of the left cable. 図9は、29が本明細書中に記載されるとおりの超弾性導体である複合ケーブルの例を示し、他のケーブル30は、超弾性導体であるかまたは異なる目的を果たす他のワイヤである。ケーブルアセンブリは、絶縁体31によって一緒に保持され得る。FIG. 9 shows an example of a composite cable where 29 is a superelastic conductor as described herein, and the other cable 30 is a superelastic conductor or other wire that serves a different purpose. . The cable assembly can be held together by an insulator 31.

本発明の詳細な説明
ケーブル破損は、導体、絶縁体、(もしあれば)絶縁シールド、(もしあれば)金属外側シールド、および、(絶縁体と区別できれば)最外部のケーブルジャケットを含むケーブルを作り上げる様々な要素のいずれか1以上の破損を含む、多様な方法で生じる。いくつかのケーブルでは、導体(単数または複数)が、単純に、外側保護シース(sheath)としてもまた果たす絶縁体によって直接囲まれている。他のケーブルでは、前に列挙された様々な層が存在し得る。ケーブルの各部分は、環境条件および負荷条件の組み合わせによって引き起こされる、それ自体の特定の破損のメカニズムを有することができるが、本発明の焦点は、伝導要素の永久的な塑性変形を防ぐことに合わせられるであろう。
Detailed Description of the Invention Cable breakage includes a cable including a conductor, an insulator, an insulation shield (if any), a metal outer shield (if any), and an outermost cable jacket (if distinguishable from the insulator). It occurs in a variety of ways, including failure of any one or more of the various elements that make up. In some cables, the conductor or conductors are simply surrounded directly by an insulator that also serves as an outer protective sheath. In other cables, there may be various layers listed above. Each part of the cable can have its own specific failure mechanism caused by a combination of environmental and load conditions, but the focus of the present invention is to prevent permanent plastic deformation of the conductive element. Will be combined.

図1に示されるように、大きな角度変形は、材料中の永久歪み(permanent set)またはねじれにつながり得る。ここで局所的な歪みは、金属伝導要素の降伏点を超え、したがって、永久変形が存在する。ケーブルが強制的にまっすぐにされるか、または、環境条件もしくは負荷条件に起因する逆の歪みまたは逆の曲げに付されるか、のいずれかの場合、疲労シナリオが起こり得る。かかるシナリオにおいて、ケーブルの交互の塑性変形は、外側絶縁体またはシースを絶縁する化合物の引き裂きおよび破裂、同様に金属導体の疲労破損をもたらし、それによって、ケーブルアセンブリ全体の致命的な破損をもたらす可能性がある。これは、図2に説明されている。   As shown in FIG. 1, large angular deformation can lead to permanent set or twist in the material. Here, the local strain exceeds the yield point of the metal conducting element and therefore there is a permanent deformation. A fatigue scenario can occur if the cable is either forced straight or subjected to reverse strain or reverse bending due to environmental or load conditions. In such a scenario, alternating plastic deformation of the cable can lead to tearing and rupture of the compound that insulates the outer insulator or sheath, as well as fatigue failure of the metal conductor, thereby resulting in fatal failure of the entire cable assembly. There is sex. This is illustrated in FIG.

超弾性導体要素の使用を介して、かかる歪みの局所化を避けるのを役立たせることが本発明の目的である。超弾性要素は、図3に示されるような応力歪み曲線を有する。従来の金属においては、小さな弾性領域の後に、より大きな塑性領域が続く。この弾性歪みは、0.X%によって、模式的に図3に示されている。しかしながら、塑性領域は、永久的、不可逆的変形を表す。これは、ケーブルのよじれおよび最終的な疲労の一因となる。図3に示されるように、超弾性材料について、初期弾性領域は、その後に、大きな超弾性領域が続く。この超弾性領域は、材料中のいずれの永久歪みまたは永久的な塑性変形もなく、導体が局所的に著しい歪みを受けることを可能にさせ、それによってねじれを避けることを可能にする。曲げおよび局所的な歪みを逆転させる際、局所的な歪みが材料において達成可能な最大超弾性歪みを超えようとするときまでまたはそれを超えるときまで、ケーブルは再び、永久変形に抵抗することができる。これが、図3に示されるように、10倍まで大きいかまたはX%であり得るので、永久的な塑性変形を受けることなく、局所的な歪みに適応し、およびそれによって、著しい程度によじれおよび局所的な疲労破損に抵抗するという導体の能力には著しい伸びがある。   It is an object of the present invention to help avoid such strain localization through the use of superelastic conductor elements. The superelastic element has a stress strain curve as shown in FIG. In conventional metals, a small elastic region is followed by a larger plastic region. This elastic strain is 0. This is schematically shown in FIG. 3 by X%. However, the plastic region represents permanent and irreversible deformation. This contributes to cable kinking and eventual fatigue. As shown in FIG. 3, for a superelastic material, the initial elastic region is followed by a large superelastic region. This superelastic region allows the conductor to undergo significant local strain without any permanent strain or permanent plastic deformation in the material, thereby avoiding torsion. In reversing bending and local strain, the cable can again resist permanent deformation until the local strain attempts to exceed or exceed the maximum superelastic strain achievable in the material. it can. Since this can be up to 10 times larger or X%, as shown in FIG. 3, it can accommodate local strain without undergoing permanent plastic deformation, and thereby a significant degree of kinking and There is significant elongation in the conductor's ability to resist local fatigue failure.

形状記憶合金(SMA)は、歪みエネルギーが動力学および形態学を支配するような形状変化を有する、一次の、固体状態の格子歪みの無拡散構造変化(first-order, lattice-distortive diffusionless structural change)であるマルテンサイト変態を表す材料の類いである。1960年代におけるそれらの発見以来、それらは広く研究されており、現在ワイヤ、シート、チューブおよびより複雑な形態因子の形態で市販されている。超弾性および/または形状記憶効果を表すいくつかの一般的な合金は、Ni−Ti、Cu−Al−Ni、Cu−Zn−Al、Cu−Al−Be、Cu−Mn−Al、Fe−Mn−Si、Ni−Mn−Gaであるが、他のものも多く存在し、より多くの合金系もまた、将来的に発見されることが期待されている。これらの材料のうち最も商業的に成功した適用の中には、眼鏡(spectacle)フレーム、歯列矯正ブリッジワイヤ、様々なアクチュエータ、ブラジャーのアンダーワイヤ、携帯電話のアンテナ、医療用ステント、歯内治療用ヤスリ(endodontic file)、薬物送達マイクロポンプ等々である。商業適用の大部分は、二元系のNi−TiあるいはCu、Pd、Pt、Hfまたはその他などの元素からの合金追加物を持つNi−Tiのいずれかを使用する。本発明は、特定の合金系に限定されるものではない。むしろそれは、約500n−オーム−mより低い電気抵抗率を持ついずれのSMAシステムにも適用する。表1は、本発明に従う柔軟な導体として使用され得る種々の合金系の非限定的なリストを提供する。   Shape memory alloys (SMAs) are first-order, lattice-distortive diffusionless structural changes that have a shape change where strain energy dominates dynamics and morphology. ) Which is a kind of material exhibiting martensitic transformation. Since their discovery in the 1960s, they have been extensively studied and are currently marketed in the form of wires, sheets, tubes and more complex form factors. Some common alloys that exhibit superelastic and / or shape memory effects are Ni-Ti, Cu-Al-Ni, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Be, Cu-Mn-Al, Fe-Mn. -Si, Ni-Mn-Ga, but there are many others and more alloy systems are also expected to be discovered in the future. Among the most commercially successful applications of these materials are spectacle frames, orthodontic bridge wires, various actuators, bra underwires, mobile phone antennas, medical stents, endodontic treatments. File (endodontic file), drug delivery micropump and so on. Most commercial applications use either binary Ni—Ti or Ni—Ti with alloy additions from elements such as Cu, Pd, Pt, Hf or others. The present invention is not limited to a particular alloy system. Rather it applies to any SMA system with an electrical resistivity lower than about 500 n-ohm-m. Table 1 provides a non-limiting list of various alloy systems that can be used as flexible conductors according to the present invention.

SMAは、オーステナイトと呼ばれるより高い温度相と、マルテンサイトと呼ばれるより低い温度相との間の固体−固体の(solid-to-solid)可逆的相変態によって特徴付けられる。ほとんどのSMAにおいて、オーステナイトは、体心立方(bcc)の副格子を持つ超格子構造を表す。より高い温度のオーステナイトの格子は、より低い温度のマルテンサイトよりも高い結晶学的対称性を有するため、マルテンサイトには複数の対称関連変異体がある。例としてCu−Zn−Alを使用すると、オーステナイトは、マルテンサイトの12の異なる変異体に変態し得る。しばしば、結晶の全体が、オーステナイトからマルテンサイトの単一の変異体に、ではなくむしろ、複雑な配置の種々の変異体に変態する。いくつかの条件下で、オーステナイトの結晶が、マルテンサイトが安定相である温度範囲に冷却されたときに、マルテンサイトは核生成および成長によって形成される;マルテンサイトは熱的に誘導される。等温条件にて機械的な力もまた相変態を誘発し、そのケースにおいて、マルテンサイトは、応力誘導性であると言われる。形状変化を引き起こす熱的または機械的刺激の適用は、形状記憶効果(SME)および超弾性(SE)それぞれに密接に関連している。   SMA is characterized by a solid-to-solid reversible phase transformation between a higher temperature phase called austenite and a lower temperature phase called martensite. In most SMAs, austenite represents a superlattice structure with a body-centered cubic (bcc) sublattice. Since the higher temperature austenite lattice has higher crystallographic symmetry than the lower temperature martensite, there are multiple symmetry related variants in martensite. Using Cu-Zn-Al as an example, austenite can be transformed into 12 different variants of martensite. Often, the entire crystal is transformed from austenite to a single variant of martensite, but rather to various variants of complex arrangement. Under some conditions, when austenite crystals are cooled to a temperature range where martensite is a stable phase, martensite is formed by nucleation and growth; martensite is thermally induced. Mechanical forces also induce phase transformations at isothermal conditions, in which case martensite is said to be stress-induced. The application of thermal or mechanical stimuli that cause shape changes is closely related to the shape memory effect (SME) and superelasticity (SE), respectively.

図4は、すべてのSMAに適用し、ならびに、特性温度および応力を説明する模式的な相図を示す。オーステナイトは、図4の4つの平行線の右手が安定相であり、他方マルテンサイトは、4つの平行線の左手が安定相である。言い換えれば、この図は、マルテンサイトが、相対的により低い温度とより高い応力にて安定相である一方、オーステナイトは、相対的により高い温度とより低い応力にて安定であることを示している。変態温度A、A、MおよびM(それぞれオーステナイト終了、オーステナイト開始、マルテンサイト開始、マルテンサイト終了)の絶対位置は、合金組成を含むいくつかの因子に依存する。図4に示される結晶構造は模式的であるが;それらは、応力に付されるとき、マルテンサイト変異体が如何に第2のマルテンサイト変異体に変態し得るかを示している。矢印は、変態経路が反転させられたとき、結晶構造の変化が反転させられるかどうかを示し;マルテンサイト板を異なる板に変態させるためにマルテンサイト板に応力を適用した後、最初の板は、応力が緩和されたとき、一般的に回復させられない。 FIG. 4 shows a schematic phase diagram that applies to all SMAs and illustrates characteristic temperatures and stresses. For austenite, the right hand of the four parallel lines in FIG. 4 is the stable phase, while for martensite, the left hand of the four parallel lines is the stable phase. In other words, this figure shows that martensite is stable at relatively lower temperatures and higher stress, whereas austenite is stable at higher temperatures and lower stress. . The absolute position of the transformation temperatures A f , A s , M s and M f (respectively austenite end, austenite start, martensite start, martensite end) depends on several factors including the alloy composition. The crystal structure shown in FIG. 4 is schematic; they show how a martensitic variant can be transformed into a second martensitic variant when subjected to stress. The arrows indicate whether the change in crystal structure is reversed when the transformation path is reversed; after applying stress to the martensite plate to transform the martensite plate to a different plate, the first plate is When the stress is relaxed, it is generally not recovered.

超弾性は、応力誘導相変態を説明するために使用される用語である。オーステナイトが安定相である一定の温度にて、マルテンサイト変態は、応力によって直ちに誘発される。この変態経路は、図4の縦の両方向矢印で示されている。外部応力が除去されると、マルテンサイトはオーステナイトに復帰し、巨視的変形が回復させられる。マルテンサイトを誘導する応力が、滑りの臨界応力を超えた場合、従前の塑性変形が生じることに留意されたい。したがって、超弾性は、Aを上回る相対的に小さい温度範囲においてのみ可能である。同様に、熱変態に対しても、順方向および逆方向の両変態が徐々に生じる:順方向の変態は、マルテンサイト開始応力σMsにて開始し、より高いマルテンサイト終了応力σMfにて完了となる;逆方向の変態は、オーステナイト開始応力σAsにて開始し、オーステナイト終了ストレスσAfにて終了する。さらに、我々は、σAs<σMfおよびσAf<σMsであるため、完全な変態サイクルが常に履歴現象(hysteresis)を示すことは明らかであることに留意する。履歴現象は熱力学的不可逆性に関連し、オーステナイト/マルテンサイト境界面の移動に費やされた摩擦の仕事に起因する熱として散逸されたエネルギーを反映する。変態歪みは、約2から10%まで変動し得、変態応力は、合金、温度、微細構造、歪み率、向き等々に応じて約20から500MPaまで変化する。 Superelasticity is a term used to describe a stress-induced phase transformation. At a certain temperature at which austenite is a stable phase, the martensitic transformation is immediately induced by stress. This transformation path is indicated by a vertical double arrow in FIG. When the external stress is removed, the martensite returns to austenite and macroscopic deformation is restored. Note that conventional plastic deformation occurs when the stress inducing martensite exceeds the critical stress of slip. Thus, superelasticity is possible only in a relatively small temperature range above Af . Similarly, both forward and reverse transformations occur gradually for the thermal transformation: the forward transformation starts at the martensite onset stress σ Ms and at the higher martensite end stress σ Mf . Completion; reverse transformation starts at austenite start stress σ As and ends at austenite end stress σ Af . Furthermore, we note that it is clear that a complete transformation cycle always exhibits a hysteresis because σ AsMf and σ AfMs. Hysteresis is related to thermodynamic irreversibility and reflects the energy dissipated as heat due to the frictional work expended on the movement of the austenite / martensite interface. The transformation strain can vary from about 2 to 10%, and the transformation stress varies from about 20 to 500 MPa depending on the alloy, temperature, microstructure, strain rate, orientation, etc.

10%までになり得る変形が、純粋に相変態により適応させられること、および、非局在化の発生と移動を介する従来の可塑性が生じるとの予想が本質的にないことは注目に値する。したがって、SMAは、破損することなく、大きな歪みに適応することができ、それはまた繰り返しそのように行うこともできる;高歪みにおけるそれらの疲労性能は、標準の(regular)金属よりもはるかに大きい;材料は、局所的な塑性変形を回避することにより、疲労破損に抵抗する。さらに、超弾性材料は、変形に付されたとき、反発力を働かせ、この反発力は、変形されていない形状に材料を戻そうとする;材料は、ねじれに抵抗する。例えば、ねじれがまっすぐの超弾性ワイヤに導入されたとき、材料は、ねじれにて(at the kink)オーステナイトからマルテンサイトへ局所的に変態するが、応力がないときは、まっすぐな形状に戻る。   It is noteworthy that deformations that can be up to 10% are accommodated purely by phase transformations and that there is essentially no expectation of conventional plasticity through the occurrence and migration of delocalization. Thus, SMAs can adapt to large strains without breaking and it can also be done repeatedly; their fatigue performance at high strains is much greater than regular metals The material resists fatigue failure by avoiding local plastic deformation. In addition, superelastic materials exert a repulsive force when subjected to deformation, which repel force attempts to return the material to its undeformed shape; the material resists twisting. For example, when twist is introduced into a straight superelastic wire, the material transforms from austenite to martensite locally at the kink, but returns to a straight shape when there is no stress.

マルテンサイト系材料は、図4に(4つの平行線の左手に)図示されるマルテンサイト動態にあるSMAを指す。変形に付されたときに、マルテンサイト系材料は、マルテンサイト板の再分配を介して変形するであろう。対称関係にあるマルテンサイト変異体がいくつか存在するため、これらは、形状変化に適応するように、互いの間でたやすく変態することができる。しかしながら、マルテンサイト系材料は、超弾性とは異なり、外部の機械的刺激が除去されても、その元の形状には戻らない。超弾性と同様に、マルテンサイト系SMAもまた、従来の塑性変形および損傷の蓄積を回避する。   Martensitic material refers to SMA in martensitic kinetics illustrated in FIG. 4 (on the left hand side of four parallel lines). When subjected to deformation, the martensitic material will deform through redistribution of the martensite plate. Because there are several martensitic mutants in a symmetric relationship, they can be easily transformed between each other to accommodate shape changes. However, unlike superelasticity, martensitic materials do not return to their original shape even when external mechanical stimuli are removed. Like superelasticity, martensitic SMA also avoids conventional plastic deformation and damage accumulation.

マルテンサイト系およびオーステナイト系の両方のSMAは、いくつかの所定の形状を取るようにトレーニングされ(trained)得る。例えば、マルテンサイト系材料は、形状を与えられ得る;それは、マルテンサイト変異体の再配列を介して異なる形状を取る能力を持って、上記のように動作するであろう;熱または電気に付されると、それは、オーステナイトに変態することによって所定の形状を取るであろう。例えば、材料は、オーステナイト形状がワイヤの円形スプール(spool)の形態になるように、および、変態温度が操作温度を上回るように、製造され熱処理される。使用の際、材料はマルテンサイトである;材料は、まっすぐな形状などのいずれか特定の形状に変形され、伸長されてもよい;巻き上げられた(spooled)構成を回復することが所望される場合、ワイヤをマイルドな熱(mild heat)および電気に付すことができる;温度が、ワイヤをオーステナイト動態へ持っていくとき(図4参照)、巻き上げられた円形形状が回復される。   Both martensitic and austenitic SMAs can be trained to take a number of predetermined shapes. For example, a martensitic material can be given a shape; it will operate as described above with the ability to take a different shape through the rearrangement of martensitic mutants; Once done, it will take the predetermined shape by transforming to austenite. For example, the material is manufactured and heat treated so that the austenite shape is in the form of a circular spool of wire and the transformation temperature is above the operating temperature. In use, the material is martensite; the material may be deformed and stretched to any particular shape, such as a straight shape; if it is desired to restore a spooled configuration The wire can be subjected to mild heat and electricity; when the temperature brings the wire to austenite kinetics (see FIG. 4), the rolled up circular shape is restored.

超弾性導体は、円形断面を有していてもよいが、所望されるとおりに、フラットであっても楕円形であってもよいし、または、他の断面形状を有していてもよい。3つの断面が図5に示されているが、71は円形断面を示し、72はフラットリボン様の断面を示し、73は楕円形の断面を持つワイヤを示す。ワイヤは、単一の裸のまたは絶縁されたワイヤであってもよいし、ケーブルまたはワイヤロープの一部であってもよい。図6は、これが如何になされ得るかについての例を説明する;いくつかの個別のワイヤ75は、ここで少なくとも1つが超弾性導体であって、絶縁されているかまたは裸であるが、ケーブル74を形成するために一緒に撚られている。これはさらに、疲労および強度などの機械的特性を向上させることができ、それは、ケーブルに、機能性、電力または帯域幅を追加し得る。   The superelastic conductor may have a circular cross section, but may be flat or elliptical, or have other cross sectional shapes, as desired. Three cross sections are shown in FIG. 5, where 71 indicates a circular cross section, 72 indicates a flat ribbon-like cross section, and 73 indicates a wire with an elliptical cross section. The wire may be a single bare or insulated wire or part of a cable or wire rope. FIG. 6 illustrates an example of how this can be done; some individual wires 75 are now insulated or bare, although at least one is a super-elastic conductor and is insulated or bare. Are twisted together to form This can further improve mechanical properties such as fatigue and strength, which can add functionality, power or bandwidth to the cable.

本発明のこの側面において、導線がオーステナイト系であるような操作温度範囲が、意図される。ワイヤは、指定の形状(例えば、まっすぐな、丸い、ねじれた)で供給されても、されなくてもよい。通常の操作モードにおいて、ワイヤは、引張、振動、ねじれ、曲げまたはその他などの極端な機械的刺激に付されても、付されなくてもよく、オーステナイト系ワイヤは、たやすく電流を伝導しても、しなくてもよい。振動、曲げ、引張、圧縮またはその他などの機械的入力に付されるとき、ワイヤは、マルテンサイトへ局所的に変態することによって、この歪みに適合することができる。例えば振動アセンブリにおいて、ワイヤの大部分は、歪み得および変態し得る;曲げられるかまたはねじられる場合、変態は局所的であり得る。両方のケースにおいて、従来の塑性変形は生じず、ワイヤは損傷されない。機械的刺激が停止すると(例えば、振動が停止するか、または、ねじれをもたらす力が除去される)、ワイヤはその元の所定の形状を回復するであろうし、マルテンサイトはオーステナイトへ逆変態する。これは、大きな歪みにて、もつれ、破壊および疲労破損を防ぐ。   In this aspect of the invention, an operating temperature range is contemplated where the lead is austenitic. The wire may or may not be supplied in a specified shape (eg, straight, round, twisted). In normal mode of operation, the wire may or may not be subjected to extreme mechanical stimuli such as tension, vibration, twisting, bending or others, and austenitic wire can easily conduct current. You don't have to. When subjected to mechanical inputs such as vibration, bending, tension, compression or others, the wire can adapt to this strain by transforming locally to martensite. For example, in a vibrating assembly, the majority of the wire can be distorted and transformed; if bent or twisted, the transformation can be local. In both cases, conventional plastic deformation does not occur and the wire is not damaged. When the mechanical stimulus stops (eg, the vibration stops or the force that causes twisting is removed), the wire will recover its original predetermined shape and the martensite is transformed back to austenite. . This prevents entanglement, fracture and fatigue failure at large strains.

達成され得る歪みは、局所的に2〜10%のオーダーにある。回復力、換言すればねじれおよび変形に対する抵抗は、組成および温度および変態温度に応じて10MPa〜800MPaの範囲内に調整され得る。図7は、絶縁体を持つワイヤのいくつかの構成を示す;ワイヤは、1つの好ましい形状で供給され、いずれの局所的または全体的な変形も、ワイヤによって反発力をもたらすであろう;ワイヤは、好ましい形状に戻る力を働かせる。   The strain that can be achieved is locally on the order of 2-10%. The resilience, in other words resistance to twisting and deformation, can be adjusted in the range of 10 MPa to 800 MPa depending on the composition and temperature and transformation temperature. FIG. 7 shows several configurations of a wire with an insulator; the wire is supplied in one preferred shape, and any local or global deformation will cause a repulsive force by the wire; Exerts a force to return to the preferred shape.

本発明のこの側面において、材料は、通常の操作条件下でマルテンサイト相にあるように製造されている。したがって、材料は、高度に柔軟であり、10%までの高い歪みにより大きな形状変化に適応することができる。従来の信号または電力ワイヤに対するこれの利点は、それが、微細構造の損傷を蓄積することなく、はるかに高度な歪みに対して変形され得ることである;しかも、それは、繰り返しそのように行うことができる。さらに、所定の形状は、以下のやり方で回復され得る:マルテンサイト系ワイヤは、マルテンサイトがオーステナイトへ変態するように、直接加熱またはジュール加熱または他のメカニズムを介して加熱される;ワイヤは、オーステナイト形状がいくつかの公知の形態を採るようなやり方で製造されている。今、所望の形態にあるワイヤは、所望の形態を維持しながら、冷めてもとのマルテンサイトへ戻る(すなわち、オーステナイトからマルテンサイトへの熱変態が、マルテンサイト変異体の自己適合として知られる現象に起因する巨視的な形状変化をもたらさない)。材料は再びマルテンサイト系となり、適宜に使用され得る。図6は、絶縁体を持つワイヤのいくつかの構成を示す。ワイヤは、意図された操作範囲を上回る温度でしか到達されない1つの好ましい形状で供給される。ワイヤは、マルテンサイト変異体の再分配を介して局所的にまたは全体的に変形を受けてもよく、前記再分配は、復元力をもたらさず、従来の可塑性を含まない。復元力は、ワイヤによって、その温度が変態温度を上回って上昇させられるときにしか、働かない。   In this aspect of the invention, the material is manufactured to be in the martensite phase under normal operating conditions. The material is therefore highly flexible and can accommodate large shape changes with strains as high as 10%. The advantage of this over conventional signal or power wires is that it can be deformed to much higher strains without accumulating microstructure damage; and it does so repeatedly. Can do. Further, the predetermined shape can be recovered in the following manner: The martensitic wire is heated via direct heating or Joule heating or other mechanism such that the martensite transforms into austenite; The austenite shape is manufactured in such a way that it takes several known forms. Now, the wire in the desired form cools back to the original martensite while maintaining the desired form (i.e., the thermal transformation from austenite to martensite is known as the self-fit of the martensite variant. Does not bring about a macroscopic shape change due to the phenomenon). The material again becomes martensitic and can be used as appropriate. FIG. 6 shows several configurations of wires with insulators. The wire is supplied in one preferred shape that can only be reached at temperatures above the intended operating range. The wire may be deformed locally or globally through the redistribution of martensitic mutants, which redistribution does not provide resilience and does not involve conventional plasticity. The restoring force only works when the wire raises its temperature above the transformation temperature.

以下の例は、本発明が、柔軟ではあるがねじれのないケーブル、および、いくつかの特定の形状の記憶を持つ機能的なワイヤの両方として電磁信号の導体を作り出すために如何に使用され得るかを説明する。一端から他端へ電磁信号を輸送する導電体は、オーステナイト系超弾性合金から作られている。信号は、携帯電話、デジタル音楽プレーヤ、タブレットコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ステレオ音楽システム、増幅器、mp3プレーヤまたはその他などの電子デバイスから輸送され得る。信号は、スピーカー、イヤホン、ヘッドホンまたは別の電子デバイスへ輸送され得る。ケーブルの長さは、短くても(例えば数センチメートル)、長くても(数百メートル)、中間の長さ(例えば、およそ1〜2メートル、約1メートル、約2メートルまたは約3メートル)であってもよい。ケーブルは、裸であっても、絶縁されていてもよい。導体は編まれていてもいなくてもよく、他の機能を持つ他のケーブルまたはロープとともに配置されてもよい。   The following example shows how the present invention can be used to create a conductor for electromagnetic signals both as a flexible but untwisted cable and a functional wire with some specific shape memory Explain how. Conductors that transport electromagnetic signals from one end to the other are made of austenitic superelastic alloys. The signal may be transported from an electronic device such as a mobile phone, digital music player, tablet computer, personal computer, stereo music system, amplifier, mp3 player or others. The signal can be transported to speakers, earphones, headphones or another electronic device. The length of the cable can be short (eg several centimeters) or long (several hundred meters), intermediate length (eg about 1-2 meters, about 1 meter, about 2 meters or about 3 meters) It may be. The cable may be bare or insulated. The conductor may or may not be braided and may be placed with other cables or ropes having other functions.

導電体はオーステナイト系であり、したがって、操作温度にて好ましい形状を有する;この形状は、まっすぐであっても、円形であってもよく、ケーブルは、丸められ、コンパクトなまたは他のある機能を果たす、ある好ましい形状にされてもよい。ケーブルがオーステナイト系であるため、それは変形に抵抗するであろう;この抵抗力は、小さくまたは大きくプログラムされてもよい。本発明の一態様において、回復力は、変形が人によって容易に課せられるように、小さくてもよく、ワイヤは、小さな力により異なる形状を取るように伸長され得る。導電体は、いずれの外力なしに放置された場合、その所定の形状に戻る。   The conductor is austenitic and therefore has a preferred shape at the operating temperature; this shape may be straight or circular and the cable is rounded, compact or has some other function. It may be in some preferred shape. Since the cable is austenitic, it will resist deformation; this resistance may be programmed to be small or large. In one aspect of the invention, the recovery force may be small so that deformation is easily imposed by a person, and the wire may be stretched to take on different shapes with a small force. The conductor returns to its predetermined shape when left without any external force.

本発明の一態様において、ワイヤは、イヤホンまたはヘッドホンへ接続されてもよく、好ましい形状は、ポケット中またはディスペンサーデバイス中に良好に収まり、もつれがない、円形ロールなどのコンパクトな形状であってもよい。これは、図8に説明されており、ここで外部の機械的な力のない下で、ワイヤは所定の形状に巻き上がる。まっすぐにすることが困難な難しい形状にまでもつれてしまう代わりに、ワイヤは、使用されないとき、好ましい形状に戻る。使用される(例えば、ポケットの中に一端を、耳の中に他端を位置付けるように伸長される)とき、ワイヤはまっすぐであって、もつれる傾向がない。これは、図面中、図8の右側にて説明されており、ここでワイヤは伸ばされ、イヤホンは人の耳の中へ挿入され、プラグまたはコネクタは、電子デバイスのジャックまたはコネクタの中へ挿入されている。テーブルまたは他の表面の上などに外力なしに放置されているとき、ワイヤは、巻き上げられて、もつれのない構成へ戻る。   In one aspect of the invention, the wire may be connected to an earphone or headphone and the preferred shape may be a compact shape such as a circular roll that fits well in a pocket or dispenser device and is tangled. Good. This is illustrated in FIG. 8, where the wire is wound into a predetermined shape under no external mechanical force. Instead of tangling into difficult shapes that are difficult to straighten, the wires return to the preferred shape when not in use. When used (eg, stretched to position one end in a pocket and the other in an ear), the wire is straight and does not tend to entangle. This is illustrated in the drawing on the right side of FIG. 8, where the wire is stretched, the earphone is inserted into the human ear, and the plug or connector is inserted into the jack or connector of the electronic device. Has been. When left without any external force, such as on a table or other surface, the wire is rolled up and returned to an untangled configuration.

ワイヤは、裸であっても絶縁されていてもよく、それは、電気的、機能的、構造的またはその他であり得る相補的なまたは独立した機能を持つ複数の導線または他のワイヤを含有するシングルワイヤ(single-wire)またはケーブルの一部であってもよい。図9は、同様の相補的なまたは独立した機能を持つワイヤのより大きなアセンブリの一部であるワイヤの一例を示す。このアセンブリは、裸であっても、絶縁されていても、複合のまたはポリマーのマトリックス中に埋め込まれていてもよい。超弾性導体はさらに、織られまたは編まれて、2Dまたは3D構造にされてもよく、あるいは、それは、撚られまたはねじられて、らせん状の物にされ、ひいてはワイヤロープを形成してもよい。   A wire may be bare or insulated, it is a single containing multiple wires or other wires with complementary or independent functions that may be electrical, functional, structural or otherwise It can be part of a single-wire or cable. FIG. 9 shows an example of a wire that is part of a larger assembly of wires with similar complementary or independent functions. The assembly may be bare, insulated, or embedded in a composite or polymer matrix. The superelastic conductor may further be woven or knitted into a 2D or 3D structure, or it may be twisted or twisted into a spiral, thus forming a wire rope. .

本発明の形状記憶合金材料は、米国特許8282746によって定義されるとおり、多結晶性、単結晶性またはオリゴ結晶性のいずれかであり得る。   The shape memory alloy material of the present invention can be either polycrystalline, monocrystalline or oligocrystalline, as defined by US Pat. No. 8,282,746.

Claims (60)

形状記憶合金材料を含む超弾性導体であって、前記形状記憶合金材料が、500ナノ・オーム・メートル未満の電気抵抗率を有し、および、データ信号を運ぶかもしくは電力を供給するようにまたは両方であるように構成されている、前記導体。   A superelastic conductor comprising a shape memory alloy material, wherein the shape memory alloy material has an electrical resistivity of less than 500 nano ohm meters and carries a data signal or provides power or The conductor configured to be both. 約0Vから約10Vまでの範囲の電圧および0から約20ミリアンペア(milliamps)までの範囲の電流を有する直流電流または交流電流の波形を運ぶ、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1 carrying a direct current or alternating current waveform having a voltage in the range of about 0V to about 10V and a current in the range of 0 to about 20 milliamps. DCから約10GHzまでの範囲の周波数を有する信号を送信することができる、請求項2に記載の導体。   The conductor of claim 2, capable of transmitting a signal having a frequency ranging from DC to about 10 GHz. デジタル的にエンコード化された信号を運ぶことができる、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, capable of carrying a digitally encoded signal. 100V以上の電圧を運ぶことができる、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, capable of carrying a voltage of 100V or greater. 約10マイクロメートルから約10,000マイクロメートルまでの範囲の断面寸法を有する、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, having a cross-sectional dimension ranging from about 10 micrometers to about 10,000 micrometers. 材料が、応力のないとき、実質的にオーステナイト相にある、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, wherein the material is substantially in the austenite phase when stress free. 材料が、応力のないとき、実質的にオーステナイト相にあるが、全体的なもしくは局所的な曲げ、歪みまたは外部から適用される他の変形に付されるとき、実質的にマルテンサイト相へ変態し、および、該相変態を介してかかる外部から適用された変形に適応する、請求項1に記載の導体。   When the material is unstressed, it is substantially in the austenite phase, but when subjected to global or local bending, strain or other externally applied deformation, it substantially transforms into the martensite phase. And the conductor of claim 1 adapted to such externally applied deformation through the phase transformation. 形状記憶合金が、導体の意図された操作温度であるか、またはそれを下回る変態温度を有する、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, wherein the shape memory alloy has a transformation temperature at or below the intended operating temperature of the conductor. 単一導体としての使用のために構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, configured for use as a single conductor. 裸のワイヤとして構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, configured as a bare wire. 実質的にまたは完全にワイヤの長さをカバーする電気絶縁コーティングが施された前記ワイヤとして構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, configured as the wire with an electrically insulating coating covering substantially or completely the length of the wire. オーディオ適用における使用のための1対の導体として構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1 configured as a pair of conductors for use in audio applications. 遮蔽物の有無にかかわらず多重導体ケーブルの一部として構成されており、ここで各個々の導体が固体導体である、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1 configured as part of a multi-conductor cable with or without a shield, wherein each individual conductor is a solid conductor. 撚線ケーブルの一部として構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor according to claim 1, wherein the conductor is configured as a part of a stranded cable. 同軸ケーブルの一部として構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1 configured as part of a coaxial cable. フラットリボンとして構成されている、請求項1に記載の導体。   The conductor of claim 1, configured as a flat ribbon. 形状記憶合金が、以下の合金:

からなる群から選択される、請求項1に記載の導体。
Shape memory alloys are the following alloys:

The conductor of claim 1 selected from the group consisting of:
形状記憶合金が、多結晶性である、請求項18に記載の導体。   The conductor of claim 18, wherein the shape memory alloy is polycrystalline. 形状記憶合金が、単結晶性である、請求項18に記載の導体。   The conductor of claim 18, wherein the shape memory alloy is single crystalline. 材料が、オリゴ結晶性である、請求項18に記載の導体。   The conductor of claim 18, wherein the material is oligocrystalline. 形状記憶合金を含む形状記憶合金導体であって、前記形状記憶合金が、応力のない条件下で実質的にマルテンサイト相にあり、ならびに、500ナノ・オーム・メートル未満の電気抵抗率を有し、および、データ信号を運ぶかもしくは電力を供給するようにまたは両方であるように構成されている、前記形状記憶合金導体。   A shape memory alloy conductor comprising a shape memory alloy, wherein the shape memory alloy is substantially in the martensitic phase under stress-free conditions and has an electrical resistivity of less than 500 nano ohm meters And the shape memory alloy conductor configured to carry data signals or supply power or both. 約0Vから約10Vまでの範囲の電圧および0から約20ミリアンペアまでの範囲の電流を有する直流電流または交流電流の波形を運ぶ、請求項22に記載の導体。   23. The conductor of claim 22, carrying a direct current or alternating current waveform having a voltage in the range of about 0V to about 10V and a current in the range of 0 to about 20 milliamps. DCから約10GHzまでの範囲の周波数を有する信号を送信することができる、請求項23に記載の導体。   24. The conductor of claim 23, capable of transmitting a signal having a frequency in the range from DC to about 10 GHz. デジタル的にエンコード化された信号を運ぶことができる、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22, capable of carrying a digitally encoded signal. 100V以上の電圧を運ぶことができる、請求項22に記載の導体。   24. The conductor of claim 22 capable of carrying a voltage of 100V or greater. 約10マイクロメートルから約10,000マイクロメートルまでの範囲の断面寸法を有する、請求項22に記載の導体。   23. The conductor of claim 22, having a cross-sectional dimension in the range of about 10 micrometers to about 10,000 micrometers. 形状記憶合金が、導体の意図された操作温度であるか、またはそれを超える変態温度を有する、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22, wherein the shape memory alloy has a transformation temperature at or above the intended operating temperature of the conductor. 単一導体としての使用のために構成されている、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured for use as a single conductor. 裸のワイヤとして構成されている、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured as a bare wire. 実質的にまたは完全にワイヤの長さをカバーする電気絶縁コーティングが施された前記ワイヤとして構成されている、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured as said wire with an electrically insulating coating covering substantially or completely the length of the wire. オーディオ適用における使用のための1対の導体として構成されている、請求項22に記載の導体。   24. The conductor of claim 22 configured as a pair of conductors for use in audio applications. 遮蔽物の有無にかかわらず多重導体ケーブルの一部として構成されており、ここで各個々の導体が固体導体である、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured as part of a multi-conductor cable with or without shielding, wherein each individual conductor is a solid conductor. 撚線ケーブルの一部として構成されている、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured as part of a stranded wire cable. 同軸ケーブルの一部として構成されている、請求項22に記載の導体。   23. A conductor according to claim 22 configured as part of a coaxial cable. フラットリボンとして構成されている、請求項22に記載の導体。   The conductor of claim 22 configured as a flat ribbon. 形状記憶合金が、以下の合金:
からなる群から選択される、請求項22に記載の導体。
Shape memory alloys are the following alloys:
24. The conductor of claim 22, wherein the conductor is selected from the group consisting of:
形状記憶合金が、多結晶性である、請求項37に記載の導体。   38. The conductor of claim 37, wherein the shape memory alloy is polycrystalline. 形状記憶合金が、単結晶性である、請求項37に記載の導体。   38. The conductor of claim 37, wherein the shape memory alloy is single crystalline. 材料が、オリゴ結晶性である、請求項37に記載の導体。   38. The conductor of claim 37, wherein the material is oligocrystalline. 塑性変形に抵抗する導体を含む、信号を運ぶかまたは配電のケーブルアセンブリであって、導体が、超弾性状態にある、前記ケーブルアセンブリ。   A cable carrying or distributing signal assembly comprising a conductor that resists plastic deformation, wherein the conductor is in a superelastic state. 約0Vから約10Vまでの範囲の電圧および0から約20ミリアンペアまでの範囲の電流を有する直流電流または交流電流の波形を運ぶ、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, carrying a direct current or alternating current waveform having a voltage in the range of about 0V to about 10V and a current in the range of 0 to about 20 milliamps. DCから約10GHzまでの範囲の周波数を有する信号を送信することができる、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, capable of transmitting a signal having a frequency in a range from DC to about 10 GHz. デジタル的にエンコード化された信号を運ぶことができる、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, capable of carrying a digitally encoded signal. 100V以上の電圧を運ぶことができる、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, capable of carrying a voltage of 100V or greater. 導体が、超弾性を介して塑性変形(オーステナイト相とマルテンサイト相との間の変態)に抵抗する、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, wherein the conductor resists plastic deformation (transformation between austenite and martensite phases) via superelasticity. 導体が、マルテンサイト板の動きを介して塑性変形に抵抗する、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, wherein the conductor resists plastic deformation through movement of the martensite plate. オーディオヘッドホン、イヤホン、または電気的にエンコード化されたオーディオ情報をヒトの耳へ運ぶ他の電磁気装置での使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, configured for use with audio headphones, earphones, or other electromagnetic devices that carry electrically encoded audio information to the human ear. 電気的にエンコード化されたオーディオ情報を、該エンコード化されたオーディオ情報を音へ逆変換する電磁気システムへ送信するスピーカーワイヤまたは有線ケーブルとしての使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The system of claim 41, configured for use as a speaker wire or wired cable that transmits electrically encoded audio information to an electromagnetic system that converts the encoded audio information back to sound. Cable assembly. 高振動の負荷がかかる環境における使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, configured for use in a high vibration load environment. データ信号送信または配電を含む航空宇宙への適用としての使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, configured for use as an aerospace application including data signal transmission or power distribution. データ信号の送信または配電のいずれかのための、弾道の反動または他の断続的な高振幅の衝撃負荷に付される兵器システムにおける使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable of claim 41, configured for use in a weapon system subjected to ballistic recoil or other intermittent high amplitude impact loads, either for transmission of data signals or distribution. assembly. データ信号の送信または配電のいずれかのための、自動車配線ハーネスアセンブリにおける使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable assembly of claim 41, configured for use in an automotive wiring harness assembly for either data signal transmission or power distribution. データ信号の送信または配電のいずれかのための、油およびガスのアセンブリに使用される、ダウンホール計測のためのワイヤまたはケーブルアセンブリにおける使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. The cable of claim 41, configured for use in a wire or cable assembly for downhole measurements, used in an oil and gas assembly, either for transmission of data signals or power distribution. assembly. データ信号の送信または配電のいずれかのための、コンピュータに対して内部のまたはコンピュータへ電力もしくはデータを提供する外部のケーブルのいずれかとして、コンピュータまたはコンピュータボードにおいて使用されるワイヤおよびケーブルアセンブリにおける使用のために構成されている、請求項41のケーブルアセンブリ。   Use in wires and cable assemblies used in computers or computer boards, either as internal to the computer or external cables that provide power or data to the computer, either for transmission of data signals or distribution 42. The cable assembly of claim 41, configured for. データ信号の送信または配電のいずれかのための、鉄道、通勤電車または他のレール適用のための配線または配電における使用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   42. A cable assembly according to claim 41, configured for use in wiring or power distribution for railway, commuter train or other rail applications, either for transmission of data signals or power distribution. ケーブルアセンブリが使用されていないか、または応力のない状態にあるとき、形状記憶合金が、熱加工を使用して特定の形状または構成に戻るようにトレーニングされる適用のために構成されている、請求項41に記載のケーブルアセンブリ。   Configured for applications where the shape memory alloy is trained to return to a particular shape or configuration using thermal processing when the cable assembly is not in use or in an unstressed state; 42. A cable assembly according to claim 41. 意図された使用温度とは異なる温度における変化に付されるとき、形状記憶合金が、形状を回復させるかまたは形状に復帰することが可能である適用のために構成されている、請求項41のケーブルアセンブリ。   42. The device of claim 41, wherein the shape memory alloy is configured for an application that is capable of restoring or returning to shape when subjected to a change in temperature that is different from an intended use temperature. Cable assembly. 温度における変化が、超弾性導体の抵抗加熱を介して電気的に作動される、請求項58に記載のケーブルアセンブリ。   59. A cable assembly according to claim 58, wherein the change in temperature is electrically actuated via resistive heating of the superelastic conductor. 温度における変化が、環境温度における変化によってもたらされる、請求項58に記載のケーブルアセンブリ。   59. The cable assembly of claim 58, wherein the change in temperature is caused by a change in ambient temperature.
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