金属には実際に記憶がある: ニチノール

ニチノールは、特定の温度で塑性変形した後、自動的に元の形状に戻る能力を特徴とするユニークな形状記憶合金です。 優れた可塑性、耐摩耗性、耐腐食性、高い減衰性、超弾性などの優れた特性を備えています。

(1) ニッケルとチタンの合金の相転移と特性：
ニチノールは、その名前が示すように、ニッケルとチタンで構成される二元合金です。 オーステナイトとマルテンサイトとして知られる 2 つの異なる結晶構造相を示し、温度と機械的圧力に基づいて相変態します。 NiTi 合金の冷却順序には、母相、R 相、マルテンサイト相が含まれます。 高温または無負荷時に立方晶系で安定したオーステナイト相は、菱面体晶系の R 相とは対照的ですが、六方晶系で延性のあるマルテンサイト相は、低温または負荷時に存在します。

(2) ニッケルチタン合金の独特の特性:
形状記憶特性: ニチノールは形状記憶挙動を示し、材料は Mf 温度以下でマルテンサイト相で変形した後、Af 温度以上に加熱すると元の形状に戻ります。

超弾性: ニチノールは超弾性を示し、外力を受けたときに弾性限界を超えるひずみに耐えることができます。 降ろすと自動的に元の形状に戻ります。

口腔内の温度変化に対する感度: 歯科矯正の分野では、ステンレス鋼および CoCr 合金ワイヤーは口内の温度変化による影響を最小限に抑えます。 ただし、ニッケルチタンワイヤは、これらの温度変化に対してより敏感です。

耐食性: 研究によると、ニッケルチタンワイヤの耐食性はステンレス鋼ワイヤに匹敵します。

無毒性: ニッケルとチタンを含む原子組成により、ニチノール形状記憶合金は無毒であると考えられています。 ニッケルには発がん性の影響があることが知られていますが、ニチノール中のニッケルの濃度は大幅に低くなります。

優しい矯正力：オーステナイト系ステンレス鋼、コバルトクロムニッケル合金、ニッケルクロム合金、オーストラリア合金、金合金、チタン合金ワイヤなど、さまざまな矯正ワイヤが市販されています。 各ワイヤーの種類は、矯正治療のために異なるレベルの力を加えます。

優れた衝撃吸収特性: 咀嚼や夜間の歯ぎしりによってアーチワイヤーの振動が増加すると、歯根や歯周組織に悪影響を与える可能性があります。

(3) ニッケルチタン合金線の分類（エバンスおよびダーニングの分類法）：

初期の分類には、金アーチワイヤー、コバルトクロム合金ワイヤー、ステンレス鋼丸ワイヤー (1940 年代) が含まれていました。
マルテンサイト系安定化合金、主にマルテンサイト系ニッケルチタン合金は、1960 年代に開発されました。 これらのアーチワイヤーは剛性が低く、より軽い矯正力を生成します。
1980 年代に導入された中国や日本のニッケルチタン合金などのオーステナイト活性化合金は、口腔内外の配置に関係なくオーステナイト挙動を示します。
マルテンサイト活性化ニッケルチタン合金は 1990 年代に登場しました。 これらの合金は室温で複数の状態を示し、容易に変形し、口腔温度より低いかそれに近い変態温度範囲 (TTR) を持ちます。
口腔温度（約 40 度）よりも高い TTR を持つ段階的な熱力学ニッケルチタン合金は、口腔内に配置されたときに複数の状態を保ち、比較的柔らかいアーチワイヤーになります。
(4) ニッケルチタン合金ワイヤの臨床応用:

初期の位置合わせとレベリング: 超弾性と形状記憶特性を備えたニッケルチタン合金アーチワイヤーは、応力-ひずみ曲線が低いため、歯科矯正治療の初期段階で一般的に使用されます。
ニッケルチタンスプリング: 歯科矯正で使用されるこれらのスプリングは、ニッケルチタンの超弾性を利用して張力または圧縮を生み出し、歯の動きと隙間の開きを助けます。
LH アーチワイヤー: 日本の相馬博士によって開発された「LH」アーチワイヤーは、「低ヒステリシス」にちなんで名付けられ、活性化と歯の移動の間の応力差が最小限に抑えられ、ゆっくりと元の位置に戻ることができます。