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형상기억합금

전문가 제언: ○ 형상기억효과란 어떤 형상의 합금을 저온의 마르텐사이트 상태로 변형시켜도 고온상(모상 또는 오스테아니트상이라고도 부름)이 안정케 되는 온도 이상으로 가열하면 변형 전의 형상으로 되돌아오는 현상을 말한다. 이러한 형상기억효과를 나타내는 합금을 형상기억합금이라고 부른다. 이 종의 합금을 고온상에서 응력을 부과하면 마르텐사이트 변태가 응력 유기되어 이 상태에서 응력을 가하여 변형시켜도 제하(除荷)하면 모상으로 역변태하고, 원래의 형상으로 되돌아가는데 이것을 초탄성효과라고 부른다.

○ 형상기억합금의 응용분야는 다방면에 걸쳐있으나 응용분야를 형상기억효과의 작동면으로부터 첫째, 형상회복의 이용, 둘째, 반복형상회복의 이용, 셋째, 열에너지의 기계에너지에로의 변환, 넷째, 초탄성의 이용 등을 들 수 있다. 이 중에서 초탄성의 이용면을 살펴보면 형상기억합금의 초탄성 효과는 종래의 스프링용 금속재료에 비하면 탄성범위가 넓고, 또한 탄성계수가 작은 탄력성이 있는 탄성재를 제공한다. 이와 같이 종래의 금속 탄성재에서는 얻을 수 없었던 탄성특성을 가지고 있기 때문에 치열교정 와이어, 가이드 와이드, 휴대전화 안테나, 브래지어 와이어 등 다방면의 용도가 개발되고 있다.

○ 형상기억합금의 앞으로의 기대로서는 첫째, 형상기억합금재료의 박육화, 세경화, 복합화를 들 수 있으며, 둘째, 고수명의 달성과 열 엔진에로의 활용이다. 예를 들어 압연가공에 의한 듀티 100㎛ 이하의 박판, 인발가공에 의한 직경 50㎛ 이하의 세선, 외형 1mm 이하의 세관, 듀티 50㎛ 이하의 급냉 응고 리본 등의 기술개발이 진전되어 여러 종류의 응용분야에서의 이용이 기대된다. 마이크로 머신용의 액추에이터도 그 중의 하나이고 내시경 등의 의료분야에의 응용이 확대되어가고 있으며, 앞으로의 전개에 커다란 관심이 집중도고 있다. 수지나 기타 합금과의 복합화에 의해 열팽창의 제어, 마이크로 균열의 확대 제어를 가능하게 하는 등 인텔리전트 재료로서 새로운 응용분야가 기대되고 있다.

저자: Hideki Hosoda
자료유형: 학술정보