형상기억재료란?

오늘 우리 블로그에 중요성이 점점 더 커지고 있는 자료 유형을 소개합니다. 바로 형상 기억 자료입니다.

이러한 물질은 변형이 가능하고 나중에 외부 자극(보통 온도)을 가하면 원래의 형태로 회복되는 특성을 가지고 있습니다. 얼마 전 다른 게시물에서 언급했듯이 , 스마트한 자료입니다. .

Como ejemplo, ¿a quién no se le ha doblado un cubierto o un alfiler? ¿Os imagináis que con dejarlos en el radiador recuperaran su forma original? Con este tipo de materiales es posible, y sus ventajas no se quedan ahí.

무엇입니까?

우리가 언급했듯이, 형상 기억 재료는 변형을 거친 후에 원래 모양을 회복할 수 있습니다. 이렇게 설명하면 탄성 물질의 거동과 비슷해 보이지만 실제로는 매우 다릅니다. 변형의 원인이 되는 힘이 사라지면 변형된 모양이 유지되며, 원래 상태로 돌아가려면 재료의 온도를 높여야 한다는 점이 독특합니다.

이러한 온도에 따른 원래 형태의 회복은 재료의 내부 구조의 변화로 인한 것입니다. 이러한 물질은 저온에서 층류 및 원섬유형 배열을 갖는 경향이 있습니다. , 변형을 쉽게 허용 , 일부 시트는 다른 시트와 관련하여 이동할 수 있습니다. 이것을 마르텐사이트 상태라고 합니다. 가열 시 , 재료 자체가 훨씬 더 단단한 입방체 배열을 갖기 시작하여 더 이상 허용되지 않습니다 재료의 이동 및 따라서 변형; 이것을 오스테나이트 상태라고 합니다. 이 전환 층 구조에서 입방 구조로 재료를 원래 모양으로 되돌리는 힘이 있습니다. 그리고 발생한 모든 변형을 취소합니다. 온도가 다시 낮아지면 재료는 다시 층류 모양으로 배열되고 다시 변형될 수 있습니다. 이 프로세스는 재료의 원자 배열의 전형입니다. 즉, 동작에 영향을 주지 않고 셀 수 없이 반복될 수 있으므로 예를 들어 센서 또는 밸브의 마모 또는 피로로 인한 기계적 파손을 피할 수 있습니다.

회사에서 형상기억 재료란 무엇입니까?

이러한 재료를 마르텐사이트 단계에서 오스테나이트 단계로 이동하려면 앞서 말했듯이 온도를 높여야 합니다. 이는 열 공급으로 달성할 수 있습니다. , 또는 매우 편리하게 전기를 공급하여 . 전기를 사용하여 이러한 재료의 온도를 높이거나 낮출 수 있다는 사실은 우리가 말했듯이 액추에이터 또는 센서 역할을 하기에 이상적인 후보입니다. 변형의 회복은 항상 동일한 온도에서 동일하므로 매우 정밀한 액추에이터 및 센서 역할을 할 수 있습니다. 또한 이러한 재료에서 일반적으로 발생하는 변형은 이러한 유형의 응용 프로그램에서 정기적으로 사용되는 다른 유형의 재료보다 빠르게 수행됩니다.

우리는 변형 재료가 열을 받으면 원래 모양을 되찾고 다시 변형될 수 있다고 논의했습니다. 이것은 일부 응용 프로그램에서는 매우 편리하지만 액추에이터와 같은 다른 응용 프로그램에서는 고정되어 있는 한 위치에서 다른 위치로 변경해야 합니다. 이게 가능해? 대답은 예입니다. 서로 다른 온도에서 두 개의 형상 기억을 나타내는 형상 변경 재료가 있기 때문에 가능합니다. . 이를 통해 두 가지 서로 다른 알려진 온도에서 재료의 형상을 설정할 수 있어 매우 편리합니다.

모양 재료의 유형

지금까지 가장 널리 사용되는 형상 기억 재료는 금속성의 재료입니다. . 그 중 이른바 니티놀(니켈과 티타늄 합금)은 그 좋은 특성으로 인해 가장 많이 사용되는 것 중 하나이다. 그럼에도 불구하고 구리, 아연 및 알루미늄(Cu-Zn-Al) 합금과 같이 형상 기억을 갖는 다른 금속 합금이 있습니다. 구리, 알루미늄 및 니켈(Cu-Al-Ni); o 철, 망간 및 규소(Fe-Mn-Si).

최근까지 이러한 유형의 재료는 금속성으로만 얻을 수 있었지만 최근 몇 년 동안 이 분야의 연구를 통해 플라스틱이 등장했습니다. 형상기억재료. 이들은 플라스틱 특성으로 인해 예를 들어 더 가벼운 부품이 필요한 응용 분야에서 매우 유망합니다. 또한 형상 변경 또는 자가 치유 플라스틱 재료는 형상 기억 재료와 유사한 특성을 가지고 있습니다.

아직 연구 중이며 형상 기억 세라믹만큼 널리 사용되지 않은 다른 유형의 형상 재료 및 형상 기억 강자성 재료 . 그럼에도 불구하고 우리는 미래에 이러한 모든 유형의 자료가 큰 영향을 미칠 것이라고 확신합니다.

응용 프로그램

다음은 응용 프로그램의 몇 가지 예를 보여줍니다.

현재 확장되기 시작하는 응용 프로그램 중 하나는 이러한 재료를 사용하여 파이프를 연결하는 것입니다. , 용접이 필요 없습니다. 사용 원리는 간단합니다. 형상 기억 재료를 튜브 안에 넣은 다음 열을 가하여 튜브를 단단히 고정하기 위해 더 큰 직경으로 원래 모양을 회복합니다. 튜브 내부에서 재료가 가하는 바로 그 압력으로 인해 튜브가 서로 달라붙어 분리하기가 매우 어렵습니다. 어떤 경우에는 용접보다 저항이 더 좋습니다.

예를 들어 장애물을 여는 의료 부문에서도 동일한 원칙이 사용됩니다. 몸에. 막힌 정맥이나 동맥에 삽입할 수 있는 작은 스텐트가 만들어지고, 체온과 접촉하면 팽창하여 혈액이 다시 통과할 수 있습니다.

이들은 관형 기하학에서 이러한 재료의 일부 적용이지만 적용 분야와 가능한 기하학은 매우 넓습니다. 예를 들어 자동차나 비행기의 차체에 적용할 수 있습니다. , 순환하는 동안 형상을 수정하여 공기 역학을 개선합니다. , 따라서 그들이 사용하는 연료의 양을 줄입니다. 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 기능을 하는 액추에이터를 생각하면 미래의 대다수는 모양을 바꾸는 재료로 만들어질 수 있습니다!

현재 의료 장비에서 형상 기억 재료를 찾을 수 있습니다. 치과 임플란트에서 수술 도구에 이르기까지 의료 용품(멸균이 용이함). 또한 일상적인 물건에서 , 자신의 체열을 이용하여 형태를 회복하는 언더와이어 브라, 앉았다가 변형된 후 형태를 ​​회복하는 매트리스 등. 이러한 재료는 가볍고 내성이 있으며 고온에서 작동할 수 있기 때문에 항공우주 부품에도 널리 사용됩니다. 로켓과 우주 탐사선과 같은.

이러한 재료가 제공하는 모든 가능한 응용 프로그램과 장점으로 인해 우리는 앞으로 몇 년 동안 이 재료가 많은 이야기를 하게 될 것이라고 믿습니다. 점점 더 연구되고 있습니다.

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