기억형상합금은 어떻게 다시 원상태로 돌아가는건가요

Question

기억형상합금은 구부러졌다가도 기존에 기억했던 모습의 형태로 돌아가는 성질을 보이는데 어떻게 기억형상합금은 기존에 모습대로 돌아가는 속성을 가질 수 있나요?

빛나는별 · Accepted Answer

안녕하세요. 전광규 과학전문가입니다.보통은 형상기억합금이라고 합니다. 힘을 가해서 변형이 되어도 본래의 형상을 기억하여 열을 받으면 본래의 형상으로 복원되는 금속입니다. 이러한 형상기억합금의 원리는 막대나 와이어 형태로 제작된 합금 소재가 온도나 응력 등의 외부 조건 변화에 반응하여 기억하고 있는 초기 형태로 복원되는 현상입니다. 이러한 특성은 주로 니켈-티타늄 (Ni-Ti) 합금에서 관찰됩니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.일반적인 금속은 형태가 변형될 때 원래 금속 간 결합이 풀려서 내부 원자가 이동하고 새로운 결합을 통해 변형된 형태로 고정됩니다. 하지만 형상기억합금이 주어진 형상을 원자 배열로서 기억(보존) 하고 있는 상태로 금속 내 결정격자의 형태는 변하지만 다시 조건(고온 등)이 되면 다시 원래의 원자 배열로 재배열하면서 원래 형태의 격자로 돌라가면서 변형이 풀리기 때문입니다.

작은말벌290 · Answer

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.기억형상합금은 상전이라는 현상을 이용하여 원상태로 돌아갑니다. 이러한 합금은 일정 온도 이상에서 상전이를 일으켜 형태를 변형시킬 수 있습니다. 예를 들어, 기억형상합금이 저온에서는 비틀린 형태를 가지고 있지만, 고온에서는 원래의 형태로 복귀합니다. 이러한 상전이는 기억형상합금 내의 결정구조 변화로 인해 발생합니다. 온도가 변화하면 결정구조 내의 원자들이 재배열되어 형태 변화가 일어나며, 이를 통해 합금이 원상태로 돌아갑니다.

이준엽 박사 · Answer

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.기억형상합금은 속내구성과 탄성이 높아서, 특정한 형태로 가혹하게 변형되었다가 그 형태를 유지하고자 하는 성질을 가지고 있습니다. 이것은 합금 내부에서 원자들이 구조적인 변화를 일으켜서 발생하는 것으로 알려져 있습니다.기억형상합금은 일반적으로 니켈, 티타늄, 구리, 비스무트 등의 금속 요소들로 이루어져 있습니다. 이런 금속 요소들은 다양한 비율로 혼합되어 있으며, 이것이 합금의 구조적인 특성을 결정합니다. 예를 들어, 니켈과 티타늄으로 이루어진 합금은 니켈과 티타늄 원자의 비율에 따라 강도와 가공성 등이 크게 변화합니다.이러한 합금을 가열하면 합금의 원자 구조가 변화합니다. 그리고 그 상태에서 냉각하면 원래의 구조로 되돌아가는데, 이 과정에서 변형된 합금의 형태가 원래의 모양으로 돌아가게 됩니다. 이러한 과정에서 발생하는 변형에너지는 기억형상합금이 가지는 특성 중 하나입니다.즉, 기억형상합금은 내부의 구조적 변화를 통해 변형된 형태에서 원래의 모양으로 돌아가는 특성을 가지고 있으며, 이것이 바로 기억형상합금이 가지는 독특한 성질입니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.기억형상합금은 일반적으로 열처리를 통해 다시 원상태로 돌아갑니다. 기억형상합금은 일반적으로 두 가지 상태를 가지는데, 하나는 저온에서 형상 기억 상태이고, 다른 하나는 고온에서 고장형상 상태입니다.저온에서는 기억형상합금은 초기 형상을 유지하다가, 일정한 온도 이상에서는 고장형상으로 변형됩니다. 이 고장형상에서는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들어 두꺼운 와이어가 아주 얇은 와이어로 길게 늘어나거나, 곡선형태로 구부러질 수 있습니다.그러나 기억형상합금은 다시 초기 형상으로 돌아올 수 있습니다. 이를 위해서는 일정한 온도 이하에서 열처리를 해주면 됩니다. 열처리를 하면 고장형상에서 초기 형상으로 되돌아가는데, 이를 "기억 상태 복구"라고 합니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.형상기억합금의 이러한 성질은 합금 내부의 원자 배열 구조에서 비롯됩니다. 일반적으로, 합금이 제조되는 과정에서 고온에서 원하는 모양으로 성형되고, 그 모양을 유지하기 위해 냉각 과정에서 더 이상 움직일 수 없도록 잠급니다.

그러나, 합금이 다시 데워지면, 합금 내부의 원자 배열 구조가 다시 조정되면서, 원래의 모양으로 돌아가는 형상 기억 효과를 나타냅니다.

이원영 전문가 · Answer

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.형상기억합금의 원리가 완벽하게 규명되지는 않았지만, 합금을 구성하는 결정구조와 관련된 것으로 추정한다. 평범한 금속은 가열했다가 식히면 단단한 '마르텐사이트'라는 조직이 된다. 그러나 형상기업합금은 마르텐사이트 조직이 원래의 형상보다 훨씬 무르다. 그렇기에 외부의 힘에 쉽게 변형되지만, 온도를 올리면 원래의 조직으로 돌아가면서 변형된 것이 모두 소실되어 버린다.