형상기억합금의 원리는 무엇인가요?
안녕하십니까. 형상기억합금의 원리에 대해서 질문드립니다.
형상기억 합금이 참 신기하던데, 그렇게 복원되는 원리는 무엇인지 전문가분들의 의견 부탁드립니다.
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.
형상기억합금(SMA; Shape Memory Alloly)은 온도에 따라 변형된 후 원래 형태로 돌아가는 금속입니다.
그 원리는 "상변화"에 기반합니다. 형상 기억 합금은 "마르텐사이트 상", 오스테나이트 상" 이라는 2가지 상(Phase)을 포함하고 있는데요,
저온에서는 마르텐사이트 상으로 변형이 쉽게일어납니다. 다만, 마르텐사이트 상으로 변화해도 오스테나이트 상에서의 형상을 기억되고 있고, 고온에서는 오스테나이트 상으로 돌아가면서 원래의 형태로 복원됩니다. 오스테나이트 상에서의 형태는 그 합금이 안정적으로 배열되고 있는 형태이기 때문에, 이러한 안정적 상태로 돌아가는게 형상을 기억하는 것처럼 보이는 것입니다.
대표적인 예로 니켈-티타늄 합금(Nitinol)이 있으며, 의료 기기, 항공 부품 등에 널리 사용됩니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
형상기억합금(SMA, Shape Memory Alloy)은 특정 온도에서 변형된 모양을 원래의 모양으로 복원할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 이 원리는 열에 의한 결정 구조 변화에 기반합니다. SMA는 저온 상태에서 변형이 가능한 마르텐사이트 구조를 가지는데 외부 힘에 의해 모양이 바뀌어도 내부 결합이 유지됩니다. 이후 특정 온도 이상으로 가열하면 결정 구조가 오스테나이트 상태로 전환되며 변형 전의 원래 모양으로 복원됩니다. 이러한 특성 덕분에 형상기억합금은 항공 의료기기 로봇 공학 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
안녕하세요. 신란희 전문가입니다.
형상기억합금은 특정 온도에서 결정 구조가 변하면서 원래의 형태로 복원되는 특성을 가지고 있습니다. 이 합금은 두 가지 상(상태)에서 작동하며, 고온에서는 더 강한 결정 구조를 형성하고 저온에서는 유연하게 변형될 수 있습니다.
따라서 온도가 변할 때 재료의 미세구조가 변화하여 외부에서 가해진 힘에 의해 변형된 형태를 기억하고 회복합니다.