니티놀

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제품 상세 정보

니티놀은 모양 메모리(모양 기억 특성)와 초탄성(초탄성 특성)이라는 두 가지 독특한 특성을 결합한 소재입니다.

모양 메모리

모양 메모리 합금(SMA)이 복잡한 마름모꼴 결정 구조에서 단순 입방 구조로 변형될 때, 모양 복원 메모리가 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 메모리 합금이 원래의 모양대로 복원될 때, 엄청난 힘이 발생합니다. 니티놀 합금은 60kg/mm의 힘을 발생시킬 수 있는데, 이는 이전의 모양 변화 시 발생하는 힘보다 훨씬 큽니다. 일반적으로는 10배 더 클 수 있습니다. 즉, 출력 에너지가 입력 에너지보다 훨씬 크다는 것을 의미합니다.


메모리 합금 응용 분야

  • 형상 기억 합금은 이미 파이프라인 연결 및 자동화 제어에 사용되고 있습니다. 형상 기억 합금으로 만든 케이싱은 용접을 대체할 수 있습니다. 이 방법은 저온에서 내부 튜브를 약 4% 정도 팽창시킨 후 가열하면 케이싱이 원래 크기로 수축하여 밀착 접합부를 형성하는 것입니다. 미 해병대 항공기의 유압 시스템에는 10만 개의 형상 기억 합금 케이싱이 사용되었으며, 수년간 오일 누출이나 파손 문제가 발생한 적이 없습니다. 선박이나 해저 유전의 튜브가 손상된 경우에도 형상 기억 합금 부품을 사용하면 비교적 쉽게 수리할 수 있습니다. 접근하기 어려운 위치에서는 형상 기억 합금으로 다웰을 제작하여 구멍에 삽입한 후 가열하면 끝부분이 갈라지면서 곡선 형태로 변형되어 단면 조립 부품을 만들 수 있습니다.

  • 메모리합금은 일정한 온도 환경에서 열기계 및 자동 제어에 특히 적합합니다. 우리는 낮에는 창문을 열고 밤에 온도가 떨어지면 닫는 자동 로봇 팔을 개발했습니다. 메모리합금 열기관 설계 프로젝트 또한 다양한 종류가 있습니다. 이 모든 열기관은 온도차가 작은 두 전달 매체 사이에 사용될 수 있습니다. 이는 산업 냉각수, 원자력 발전소 폐열, 해수 온도차 및 태양 에너지를 활용하는 새로운 방법이 될 수 있습니다. 그러나 일반적인 문제는 효율이 4~6%에 불과하여 개선이 필요하다는 것입니다.

  • 의료 분야에서도 형상기억합금의 활용이 두드러지게 나타나고 있습니다. 예를 들어, 부러진 뼈를 접합하는 골편은 단순히 두 개의 부러진 뼈를 고정하는 것뿐만 아니라 회복 과정에서 압축력을 발생시켜 부러진 뼈들이 서로 붙도록 도와줍니다. 교정용 와이어, 뇌동맥류 및 정관에 사용되는 긴 클립, 그리고 인공관절 수술용 지지판 또한 인체에 이식된 후 체온에 의해 강화됩니다. 혈전 필터 역시 형상기억합금으로 만든 새로운 제품입니다. 직선형 필터는 정맥에 이식된 후 천천히 그물 모양으로 변형되어 혈전이 심장과 폐로 흐르는 것을 95% 차단할 수 있습니다. 이러한 형상기억합금은 3D 프린팅에도 활용될 수 있습니다.

  • 인공 심장은 더욱 복잡합니다. 형상 기억 합금으로 만든 근육 섬유와 신축성 있는 필름으로 만든 심실이 함께 작동하여 심실 수축을 모방합니다. 이제 이 펌프는 물을 공급할 수 있습니다.

  • 메모리 합금은 수명을 가진 합금이기 때문에 특정 온도에서 원래 형태로 되돌아갈 수 있다는 장점을 활용하여 다양한 종류의 자동 제어 장치를 설계할 수 있습니다. 메모리 합금의 응용 분야는 현재 점점 더 넓어지고 있습니다.

초탄성

초탄성이란 시험 시편이 탄성 한계를 훨씬 초과하는 변형률을 나타내지만, 하중을 제거할 때 스스로 원래 상태로 복원되는 것을 의미합니다. 즉, 모상에서 외부 응력이 마르텐사이트 상변태를 유발합니다. 따라서 이 합금은 다른 일반 재료와는 다른 기계적 거동을 보입니다. 탄성 한계가 일반 재료를 훨씬 뛰어넘어 훅의 법칙을 따르지 않습니다. 기억 특성과 비교했을 때, 초탄성은 열과 관련이 없습니다. 요약하자면, 초탄성은 특정 변형 범위에서 응력이 변형률 증가에 따라 증가하는 현상을 말합니다. 선형 초탄성과 비선형 초탄성으로 구분할 수 있습니다. 선형 초탄성의 응력-변형률 곡선은 선형 관계에 가깝습니다. 비선형 초탄성은 위의 온도 범위에서 하중 및 하중 제거 과정에서 응력 유도 마르텐사이트 상변태 및 역상변화의 결과를 나타냅니다. 따라서 비선형 초탄성은 변환 유사탄성이라고도 합니다.

니티놀의 변형 유사탄성은 약 8%에 달할 수 있습니다. 니티놀의 초탄성은 열처리 조건에 따라 변화합니다. 교정용 철사를 400℃ 이상으로 가열하면 초탄성이 감소하기 시작합니다.

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