찌그러진 안경테나 치아 교정용 철사에 뜨거운 물을 부으면 순식간에 원래의 반듯한 모양으로 돌아오는 이유는?

Question

찌그러진 안경테나 치아 교정용 철사에 뜨거운 물을 부으면 순식간에 원래의 반듯한 모양으로 돌아온다고 하는데, 어떤 원리에 의해서 이런 현상이 일어나는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

찌그러진 안경테나 치아 교정용 철사가 뜨거운 물을 만났을 때 원래 모양으로 돌아오는 원리는 바로 형상기억합금이라는 특수 금속 때문입니다. 형상기억합금은 온도에 따라 내부의 원자 결합 모양이 완전히 다른 두 가지 상태를 오고 갑니다.

오스텐사이트는 고온에서 존재하는 상태로 원자들이 정육면체 형태로 매우 빽빽하고 정교하게 늘어서 있어 단단하고 변형이 잘 되지 않는 성질을 가집니다. 금속을 처음 만들 때 고온에서 기억시킨 기본 형태가 바로 이 상태입니다. 마르텐사이트는 저온으로 식으면 변하는 상태로 원자 구조가 지그재그 형태로 어긋나면서 부드러워지며 외부에서 힘을 주면 원자 사이의 결합이 깨지지 않고 슬라이딩되듯 결합 각도만 살짝 꺾이면서 형태가 쉽게 바뀝니다.

형상기억합금은 원자의 결합이 끊어지지 않은 채 꺾였다가, 뜨거운 열을 받으면 고온에서 기억했던 원래의 단단한 원자 배열(오스텐사이트)로 순식간에 되돌아가는 물리학적 성질을 이용한 기술입니다.