형상기억합금의 원리와 현재 쓰임새에대해서 궁금해요?
형상기억합금은 특이한 형태로 원래의 모습을 기억하고 있다가 변형이 일어나도 다시 돌아간다고 하던데요
왜 그런지 궁금해요? 그리고 현재 어떤곳에 쓰이는지도 알려주세요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.
형상기억합금은 특정 온도에서 원래의 형태로 돌아가는 특성을 가지고 있는 합금입니다. 이 현상은 주로 니켈과 티타늄으로 이루어진 Nitinol에서 발견되며, 특정 결정구조가 변형 후에도 원래의 구조로 돌아갈 수 있기 때문입니다. 온도 변화에 따라 결정 구조가 변화하면서 형상을 기억하고 복원합니다. 현재 형상기억합금은 주로 의료 분야에서 스텐트나 치열 교정기와 같은 제품에 사용되며, 산업계에서는 로봇의 액추에이터나 항공기 엔진의 부품에도 활용됩니다.
안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.
형상기억합금은 특정 온도에서 변형이 일어나면 원래의 형태로 돌아가는 특성을 가지고 있습니다. 이 원리는 합금의 분자 구조가 낮은 온도에서는 변형이 가능하지만, 특정 온도 이상에서는 원래의 형태로 회복되는 트윈 구조를 가지기 때문입니다. 현재 형상기억합금은 의학 분야에서 스텐트와 같은 의료 기구, 안경 프레임, 로봇 공학 분야에서 다양한 디바이스 등에 사용되고 있습니다. 이러한 특성은 특히 상황에 따라 다양한 변형이 요구되는 분야에서 매우 유용하게 사용되고 있습니다.
좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)
안녕하세요~
김철승 과학 전문가 예요~
형상기억합금은 변형되었다가
마르텐사이트 결정구조가
특정온로도 가열하면
다시 오스테나이트라는 구조로 돌아와요.
이게 가능한 이유는 마르텐사이트 상태에서 낮은 온도에서 더 낮은 자유 에너지를 가져서
변형된 상태가 유지되구요.
자유에너지가 증가하고
가열되면 다시 오스테나이트 상태로 자유에너지가
줄어들면서 기억된 형태로 복원되는거예요
치과에서 교정용 치아틀로 많이 사용되구요
심혈관 스텐트로 혈관에 삽입됐다가
체온에 의해서 원래 크기로 확장되어요
답변이 마음에 드신다면 좋아요를 부탁드려요~~
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
형상기억합금은 마치 마법처럼 변형 후 원래 모양으로 돌아가는 특별한 능력을 가지고 있습니다. 그 비밀은 바로 결정 구조 변화에 있습니다. 일반 금속은 결정 구조가 변형되면 그대로 유지하지만, 형상기억합금은 특정 온도에서 결정 구조가 변화하며, 원래 구조를 기억하기 때문입니다. 이 과정에서 탄성 변형 에너지를 저장하고, 원래 온도로 돌아오면서 기억된 형태로 변형됩니다.형상기억합금은 치과 교정기, 안경테, 인공 심장 밸브 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
형상기억합금은 처음 개발했을 때도 인류를 놀라게 했고 지금도 널리 사용되고 있습니다. 특히나 산업분야 보다 인류에게 도움이 되는 의료분야에 많이 사용되고 있습니다. 특정 온도에서 기존의 형태로 돌아가는 것이 주요 원리인데 주변에서 쉽게 볼수 있는 치아 교정에 많이 사용됩니다. 또한 척추나 관절 수술 후 원래 자리로 돌아갈 수 있도록 많이 사용하기도 합니다. 체온에 맞춰서 기존 형태로 돌아가게 하는 원리 입니다. 그리고 브라자에도 많이 사용되고 있습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다. 추가로 궁금하신 사항이 있으시면 언제든지 댓글달아주시면 답변 드리겠습니다:)
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.
형상기억합금은 자기조직화 능력을 가지고 있어서 외부의 변형에 의해 변형된 형태를 기억하고, 특정한 조건이 만들어지면 변형된 형태로 돌아가는 능력을 가지고 있는 재료입니다.
형상기억합금의 작동 원리는 다음과 같습니다:
변형 단계: 형상기억합금은 플라스틱 상태에서 외력에 의해 쉽게 변형될 수 있습니다.
상태 고정 단계: 외력이 제거되었을 때, 형상기억합금은 변형된 상태를 유지하는 데 상당한 양의 에너지를 소비하여 고정합니다.
복구 단계: 복구 온도가 도달되면, 형상기억합금은 변형된 상태에서 원래의 형태로 돌아갑니다.
형상기억합금은 다양한 쓰임새를 가지고 있습니다:
의료 분야: 형상기억합금은 치아 교정 및 치과용 치구, 혈관 재건 등의 의료 기기에 널리 사용됩니다.
자동차 및 항공우주 산업: 형상기억합금은 엔진 부품, 변속기, 에어백 시스템, 배기 시스템 등 자동차 및 항공기에서 사용되며, 신뢰성과 내구성을 높여줍니다.
가전 제품: 형상기억합금은 테스타 사이클 제품(그릴, 토스터 등)의 온도 제어 장치에 사용됩니다.
의류 및 섬유 산업: 형상기억합금은 스마트 의류, 안전복, 슈즈 등의 제작에 사용됩니다.
건축 산업: 형상기억합금은 건축 구조물에서 임팩트 저항성을 강화하는 데 사용됩니다.