Nitinol의 피로 거동: 미세구조와 메커니즘

전문가 제언

○ 니티놀은 1960년대 미국의 NOL(Naval Ordnance Lab)에서 처음 개발된 니켈-티타늄 합금으로서 형상기억(shape memory) 및 초탄성(superelasticity)이라는 유용한 특성을 나타낸다. 최근 이 합금은 혈관확장용 스텐트(stent), 대정맥 필터, 심장 판막기능 회복용 임플랜트, 체액 배출용 카데터(catheter), 치아내부용 줄, 치열교정 장치 등의 의료장치에 널리 사용되고 있다. 그밖에 연결기(coupling), 작동기(actuator), 휴대전화 안테나, 안경테, 낚시도구 등의 용도에도 사용된다.

○ 오스테나이트-마텐자이트 상변태는 외부로부터 가해진 열 또는 응력에 의해 유발되며, 그에 따라 형상기억 특성도 열적인 것과 기계적인 것으로 나눌 수 있다. 열적 형상기억은 마텐자이트 상태에서 변형시킨 니티놀을 가열할 경우 오스테나이트로의 변태가 일어나며 원래의 형상을 회복하는 것이다. 기계적 형상기억은 초탄성이라 불리며, 오스테나이트 상태의 니티놀에 응력을 가하여 변형시킬 경우 마텐자이트로의 변태가 일어나고, 가해진 응력을 제거하면 변형도 사라져 합금이 원상을 회복하는 것이다.

○ 의료장치의 경우 기계적 형상기억 특성, 즉 초탄성이 주로 이용된다. 이 장치들은 대부분 영구적으로 생체 내에 삽입되어 주기적으로 변화하는 생체역학적 응력이나 변형에 노출된다. 이 니티놀 의료장치의 기계적 피로는 매우 복잡하여 아직까지도 그에 대한 완전히 이해하지는 못하고 있다. 그 이유는 주기적 변형 하에서의 상변태의 역할이 불분명하고, 오스테나이트, 마텐자이트, R-상, 석출 상, 불순물 등 니티놀의 상 구성이 매우 복잡하기 때문이다.

○ 국내의 니티놀 연구는 1980년대에 대학과 연구소에서 시작되었다. 현재 (주)에스엠에이와 (주)바이오스마트가 소재부터 최종제품까지 모두 생산하고 있고, 의료용으로는 골고정 장치를 시판하고 있다. 그러나 니티놀 소재의 제조도 중요하지만, 그것을 이용한 장치들의 피로와 파괴에 대한 저항력은 안전성과 내구성의 척도라 할 수 있으므로 그 분야에서의 기초연구에도 노력을 기울일 필요가 있다.

저자

A.R. Pelton

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

20(4)

잡지명

Journal of Materials Engineering and Performance

과학기술
표준분류

재료

페이지

613~617

분석자

심*주

분석물

• Nitinol의 피로 거동- 미세구조와 메커니즘.pdf [240,463 byte]

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