형상기억합금이 실제 상용 제품에 적용된 사례와 그 한계점은?

Question

안녕하세요.

금속 재료 중 형상 기억합금은 온도 변화에 따라 원래 모양을 되찾는다는 특징이 있습니다. 이 특징을 이용해서 의료기기나 센서 등에 활용되고 있죠. 내구성이나 비용, 가공성 측면에서 해당 소재에 대한 앞으로의 과제는 무엇이 있나요?

Answer 1

안녕하세요.

형상기억합금은 의료용 스텐트나 교정용 와이어 등에 이미 널리 사용되고 있습니다. 체온 반응이 필요한 제품군에요.

산업분야에서도 온도 감응 벨브라던지, 소형 액추에이터, 그리고 잘 알려진 바와 같이 안경테 등 자동 복원이 필요한 부품들에 적용되고 있어요. 당연하겠지만 반복 작동하게 되면 피로 주넉으로 성능이 저하되고, 수명에 한계가 찾아오게 됩니다. 그리고 가격 자체가 매우 비싸요, 제조공정도 까다롭고요. 이런 점들이 불리한 점으로 남아 있습니다.

Answer 2

안녕하세요.

소재적으로 보면 니티놀이라는 소재가 가장 대표적입니다. 니켈과 티타늄의 합금이죠.

이미 혈관 스텐트나 치아 교정 와이어 등에 쓰이고 있기도 하고요. 내구성이 뛰어나서 현재 많이 사용되고 있다고 합니다.

물론 금속이기 때문이 반복 변형에 따른 피로 수명 한계가 명확하게 존재하기 때문에, 큰 하중이나 장시간 구동을 해야한다면 아직 제약사항이 크다고 알려져 있습니다.

공정 관리 또한 쉽지 않구요.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

형상기억합금은 반복적인 상변태 과정에서 피로 누적과 선으 저하가 발생해 장기 내구성과 사이클 수명 향상이 중요한 과제로 남아 있으며 특히 의료용처럼 체내 환경에서의 부식 니켈 용출 문제도 지속적으로 개선되어야 합니다 또한 니켈 티타늄 기반 소재는 원재료와 정밀 열처리 공정 비용이 높아 대량 생산시 가격 경쟁력이 제한적이므로 합금 조성 최적화와 공정 단순화가 필요합니다 더불어 가공성의 까다롭고 절삭 용접이 어려운 특성이 있어 미세가공 기술 적층제조 적용 표면 처리 기술 발전이 향후 상요화 확개의 핵심 과제로 꼽힙니다