형상기억 합금

 

 

형상기억 합금 [ shape-memory alloy ]

 

신소재 형상기억 합금은

힘을 가해서 변형을 시켜도 본래의 형상을 기억하고 있어 조금만 가열해도 곧 본래의 형상으로 복원하는 합금.

 

형상기억합금은 아폴로 11호에서 안테나를 만들 때 쓰였던 특수한 금속입니다.

형상기억합금은 변형이 일어나도 처음에 모양을 만들었을 때의 형태를 기억하고 있다가

일정 온도가 되면 그 형태로 돌아가는 아주 특수한 금속입니다.

 

지금부터 이 합금의 역사와 일상생활에서 어떻게 쓰이는지에 대해 알아보기로 하겠습니다.

 

 

형상기억 합금(形狀記憶合金)은

1964년 미국 해군 연구소에서 니티노르라는 니켈-티탄 합금의 형상기억 효과가 발견된 것이 시초입니다.

형상기억 효과란 고온에서 기억시킨 형상을 언제까지나 기억하고 있어,

저온에서 아무리 심한 변형을 가해도 조금만 가열하면 즉시 본래의 형상으로 돌아가 버리는 현상입니다.

 

형상기억 합금(形狀記憶合金)은

고온측(모상(母相))과 저온측(마르텐사이트상)에서 결정(結晶)의 배열이 현저하게 다르기 때문에, 저온측에서

형태에 변형을 가해도 일정한 온도(역변태 온도) 이상으로 가열하면 본래의 형태(모상)로 돌아오는 현상이며,

형상기억 합금에는 니켈-티탄 합금과 동-아연 합금, 금-카드뮴 합금, 인듐-탈륨 합금 등이 있습니다.

 

 

어떤 상(모상 母相)에서 형성된 합금이 다른 상에 있을 때에 변형(變形)을 받더라도,

모상으로 되돌리면 형상도 원래로 되돌아가는 성질(이를 형상기억효과라 한다)을 가지는 합금입니다.

 

예컨대 보통의 금속은 일단 힘을 가하여 변형시키고 나면 가열하거나 냉각하거나 하는 것만으로는

원래의 모양으로 되돌아가지 않지만, 어떤 종류의 합금은 실온에서 변형을 하고 일정한 온도를 넘어서 가열하면

원래의 형상으로 되돌아간다는 성질을 나타냅니다.

 

다시 말해서 이러한 합금은 가공되기 전의 자신의 형상을 기억하고 있던 셈이 됩니다.

이 가열에 의한 변형은 일정한 온도에서 결정 속의 원자배열이 갑자기 변하기 때문입니다.

 

 

 

티탄과 니켈을 1 : 1의 비율로 섞은

티탄-니켈 합금과 구리-아연-알루미늄합금(아연 20~25%, 알루미늄 4~6%)이 실용화되어 있습니다.

 

이런 종류의 합금은 형상기억 외에도

두드러지게 큰 탄성(彈性 ; 고무탄성), 뛰어난 자동흡수성(방진특성〈防震特性〉) 등을 보입니다.

 

어느 정도까지 변형하여도 원래의 형상으로 되돌아가는가,

또는 어느 정도의 힘이 얻어지는가 등은 합금에 따라서 다르며, 각각의 특징을 살린 이용이 개발되고 있습니다.

 

인간이 직접 작업하기 어려운 위치에 있는 튜브나 타이프의 조이기와 접속, 전원(電源)의 조인트, 온도제어기 등

외에 로봇, 의료용 재료, 우주 · 원자력공업, 직접회로 등 조립작업에의 응용이 유망시되고 있습니다.

 

 

 

응용과 전망

 

형상기억 합금은 인공 장기와 정형외과용 접골판(接骨板) 같은 의료기기,

방화문비(防火門扉)와 화재경보기 등의 온도 디바이스, 월면(月面) 안테나 등의 우주개발 기기,

전자기기 등에 응용되기 시작하고 있습니다.

 

또 최근에는 형상기억 합금을 이용한 내의가 발매되어 화제가 되고 있습니다.

문제는 가격인데, 1㎏당 약 230만 원이어서 은선(銀線) 값의 약 6배나 됩니다.

 

 

 

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