형상 기억 합금이란?

형상 기억 합금이란 다른 모양으로 변형시키더라도 가열하면 다시 변형 전의 모습으로 되돌아오는 성질을 가진 합금을 일컫는 말입니다. 예를 들면 곧게 뻗은 형상 기억 합금 막대를 아무렇게나 구부렸다가 얼마 후 온도를 높여 주면, 원래의 모양으로 되돌아갑니다. 또 형상 기억 합금은 복원력이 강하다는 특징도 가지고 있습니다. 즉 원래의 모양으로 되돌아갈 때, 변형에 소요된 힘의 약 5배 가량의 힘을 내는 경우도 있습니다. 형상 기억 합금에는 원래의 모양으로 한 번 돌아가면 그만인 것과, 온도차에 의해서 몇 번이라도 효과를 나타내는 것의 두 종류가 있습니다. 그러나 현재 실용화되어 있는 것은 앞의 경우뿐입니다. 현재 대표적인 형상 기억 합금으로는 티탄ㆍ니켈 합금이 있습니다. 티탄ㆍ니켈 합금은 우수한 특성을 지니고 있지만 가공성ㆍ성형성ㆍ용접성 등의 문제를 안고 있습니다. 여러 가지 문제 중에서도 특히 제조 가격이 비싸다는 사실은 최대의 단점으로 꼽히고 있습니다. 따라서 값싼 형상 기억 합금을 실용화하려는 연구가 더욱 활성화되고 있습니다. 그렇다면 형상 기억 합금의 원리는 무엇일까요? 보통의 금속은 탄성 한계를 넘어서 변형을 주면 데우거나 식혀도 원래의 형태로 돌아가지 않습니다. 그러나 형상 기억 합금은 고온에서 적당한 형상으로 성형한 후 실온에서 변형했다가 다시 가열하면 원래 성형한 모양으로 되돌아갑니다. 이러한 효과를 형상 기억 효과라고 부르는데, 이 효과는 합금이, 주어진 형상을 원자 배열로서 기억하고 있기 때문에 생깁니다. 이러한 효과는 고온에서의 원래 원자배열이 저온에서의 변형 때도 기억되고 있다가, 다시 고온이 되면 원래의 원자 배열로 재배열하는 결과로 일어난다고 생각됩니다. 형상 기억 합금은 월면 안테나나 인공 위성 안테나의 재료로 우주 개발에 사용되고 있고, 또 화재 경보기, 방열기 밸브 등의 용도와 온도 제어에도 쓰입니다. 그 밖에도 전자 기기나 의료 용구, 에너지 개발 등에서도 폭넓게 이용되고 있습니다.

☞ 보고 또 보고

▶니켈(nickel) : 주기율표 8족에 속하는 금속 원소. 원소기호 Ni. 원자번호 28. 녹는점 1,453℃. 비중은 8.9이고 원자량은 58.71이다. 철과 비슷한 성질을 가지며, 코발트와 함께 철족(鐵族) 원소라고 불린다. 아름다운 광택이 나며 전․연성(展延性)이 풍부하다. 산․알칼리에 대한 내식성이 크며, 진한 질산에 담그면 표면에 산화피막이 생겨 내부가 잘 침식되지 않게 된다. 순수한 니켈은 화학공업용으로 쓰이며 니켈강․모넬합금․스테인리스강 등이나 니켈크롬내열합금․인바(invar) 양은 등 합금 재료로 중요하며, 도금용으로도 쓰인다. 분말은 화학반응의 촉매로 사용한다.

▶티탄(titanium) : 주기율표 4B족에 속하는 은백색 금속원소. 원소기호 Ti. 원자번호 22. 원자량 57.90. 녹는점 1,67℃. 비중 4.5. 암석․점토․모래와 그 밖의 토양에서 결합된 형태로 발견되고, 동식물․천연수․심해․운석․별에도 존재한다. 상업적으로 중요한 광물은 티탄철석과 금홍석이다. 금속 및 일부 비금속과 유용한 합금을 형성한다. 강도가 크고 밀도가 작으며 내식성이 뛰어나 항공기․우주선․미사일․선박의 부품에 쓰인다. 티탄의 화합물은 3개의 원자가를 갖는다. 1791년 영국의 화학자이자 광물학자인 그레거가 발견하였고, 95년 독일의 화학자 마르틴 하인리히 클라프로트도가 재발견하여 티탄이라고 명명하였다.