형상기억효과에 대해 알려주세요.

Question

철금속으로 만들어진 물체를 이리저리 뒤틀었는데 형상기억효과로 원래의 상태로 돌아갈 수 있다던데, 이게 사실인가요? 어떤 원리이죠?

유택상 전문가 · Accepted Answer

안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.형상기억효과는 특정 합금이 온도 변화에 따라 원래의 형태로 돌아가는 현상을 말합니다. 주로 티타늄과 니켈의 합금인 Nitinol이 사용됩니다. 이 합금은 특정 온도까지 가열하면 재배열되면서 처음의 형태로 돌아갑니다. 이는 합금의 결정 구조가 고온과 저온에서 다른 형태를 가지며, 온도에 따라 모양이 회복되는 특성 때문입니다. 철금속계에서는 일반 철강에서는 흔히 볼 수 없고 특정 합금에서 이러한 특성을 나타내죠. 질문자분이 철금속이라고 언급한 게 일반적인 철을 의미하는 거라면, 이에 대해서는 형상기억효과를 기대하기 어렵습니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.형상기억효과는 특정 합금이 외부의 변형에도 불구하고 일정 온도에서 본래의 형태로 돌아갈 수 있는 성질을 말합니다. 이러한 효과를 보이는 합금은 주로 니켈-티타늄과 같은 금속으로 만들어집니다. 철금속 자체만으로는 형상기억효과를 발휘하기 어렵습니다. 형상기억합금은 특정 온도에서 결정구조가 변하면서 원래의 형태로 돌아옵니다. 이 과정은 고체 상태에서 일어나는 상전이이며, 특히 고온에서는 고온상, 저온에서는 저온상의 구조가 달라지게 됩니다. 온도 변화에 따라 결정구조가 변환되며 형상기억효과가 발생하는 것입니다. 좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)

김철승 전문가 · Answer

안녕하세요~김철승 과학 전문가 예요~!형상기억은변형된 금속을 원래의 모양으로 되돌아오는능력이 있어요형상기억 합금은스텐트와 치과의 교정용 틀에사용하고있어요.자동차의충격흡수장치에 널리 사용되고있어요~형상기억합금은 낮은 온도에서구조가 마르텐사이트 구조로 변경되구요변형 에너지가 저장되죠.마르텐사이트 상태는 계속 유지되고 있어요.높은 온도에서마르텐사이트가 다시 모상으로 변해서저장된 에너지가 방출되서원래 모양으로 돌아가요.답변이 마음에 드신다면 좋아요를 부탁드려요~~!

설효훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 일반적인 금속은 형태가 변형될 때 원래 있던 금속간 결합이 풀린 후 내부의 원자가 이동하면서 (다른 금속원자와) 새로운 결합이 생성되면 변형된 형태가 고정되지만, 형상기억합금은 금속내 결정 격자의 형태가 변하면서 원자간 결합은 그대로 보존되고 적절한 조건에서 다시 원래 형태의 격자로 돌아가면서 변형이 풀린다.실제 이용하는 형상기억 특징의 종류는 크게 두 가지. 첫 번째는 온도가 낮을 때 변형시킨 후 온도를 올리면 원래의 형태로 돌아오는 것으로, 이것이 우리가 익히 알고있는 형상기억 특성이다. 위 상변화 그림에서 쭉 펴진 Martensite 로 구조가 변화되었다가 온도가 올라가면서 Austenite 로 돌아오는 형태.두 번째는 특정 온도 구간에서 하중을 주면 쭉 늘어나며 Martensite 가 되었다가 다시 하중을 제거하면 원래의 형태로 고무줄처럼 돌아오는, 의사탄성 (pseudoelasticity) 혹은 초탄성 (superelasticity) 라고 부르는 현상이다. 하중을 가했을 때 Martensite 가 안정상으로 되었다가 하중이 다시 낮아지면 Austenite 로 돌아오기에 나타나는 현상.출처 : 나무위키 - 형상기억합금

멋쟁이야나는 · Answer

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.그것은 형상기억합금이라고 불리는 특수한 금속입니다. 이러한 합금은 특정 온도에서 형태를 변화시킬 수 있고, 다시 원래의 형태로 돌아가는 형상기억효과를 가지고 있습니다. 이는 합금 내부의 결정 구조가 변화하여 형태를 기억하고 있기 때문에 가능합니다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.형상기억 효과는 주로 니켈-티타늄과 같은 특정 금속 합금에서 나타납니다. 이러한 합금들은 마르텐사이트 변형을 겪어 고온에서는 오스테나이트 상태로, 저온에서는 마르텐사이트 상태로 변합니다. 이러한 특성을 가진 합금은 쉽게 형태가 변형되며, 다시 고온으로 가열하면 원래 형태로 복구됩니다. 그러나 일반적인 철금속으로는 이러한 효과를 나타내지 않으며, 특정 조성의 합금에서만 가능합니다. 따라서 철금속으로 만든 물체가 형상기억 효과를 나타낸다면, 이는 니켈-티타늄과 같은 형상기억 합금으로 만들어진 것일 가능성이 높습니다.

전기·전자

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