형상기억 합금
형상기억 효과란, 고온에서 어떤 형상을 기억시켜 두면 저온에서 이것을 변형시키더라도 다시 일정한 온도 이상으로 가열만 하면 변형 전의 원래형상으로 되돌아가는 현상을 말한다. 또한 초탄성이란 형상기억 효과와 같이 특정한 모양의 것을 인장하여 탄성 한도를 넘어서 소성 번형시킨 경우에도 하중을 제거하면 원상태로 돌아가는 현상을 말한다. 형상기억 합금은 보통의 금속 재료와 변형이 비슷하나 변형된 합금을 변태 온도 이상의 범위로 가열하면 변형 전의 상태로 되돌아간다. 또한 초탄성 합금을 항복 구역까지 변형한 후 하중을 제거하면 원상태로 되돌아간다. 금속의 형상기억 효과의 원인은 냉각시의 응력 유기 마르텐사이트 변태나 또는 이 때 생긴 마르텐사이트 조직 내의 가동쌍정 경계가 가열시의 역변태 과정에서 앞의 변태와 똑같은 경로를 거쳐서 모상으로 복귀하기 때문에 일어난다고 알려져 있다. 이러한 고무탄성 효과는 1960년대 초 이미 발견되었으나, 니티놀이 더 주목을 끌게 된 것은 특수공업용 재료로서의 응용면이 커질 카능성 때문이다. 형상기억 합금은 공통적으로 다음과 같은 세 종류의 기능을 갖고있습니다. 첫 번째 탄성 회복량이 매우 큰 초탄성 효과 두 번째 소성 변형이 일어나도 가열하면 그 변형이 소실되는 형상기억 효과 세 번째 진동 흡수능이 있습니다. 재료의 형상을 변형시키는 이러한 마르텐사이트 변태 기구 등에 관한 이론과 그 재료의 응용에 대한 연구는 현재 첨단 재료 개발의 한 분야로서 각국에서 활발히 진행되고 있다고 합니다. 따라서 이러한 재료의 응용면을 살펴보면 월면 안테나 재료를 비롯한 각종 우주용 재료를 중심으로 하여 발전기, 발동기, 특수 강관의 접합, 집적 회로의 땜질, 전기 소켓, 볼트, 너트, 리벳, 화재 경보기, 착탈 가능한 수술용 클립, 인공심장의 밸브 및 의족, 의치 등에 이르기까지 다양한 용도를 지니고 있습니다.
수소 저장 합금
수소 저장 합금이란 수소가스와 반응하여 금속 수소화물이 되고 저장된 수소는 필요에 따라 방출하는 가역반응을 일으키는 합금을 말합니다. 여기서 가역 반응이란 정반응과 역반응이 동시에 진행되는 반응을 뜻합니다. 수소는 무공해 연료의 에너지원으로서, 기존의 고압 봄베나 액화 저장보다 간편하고 안전하게 저장하는 수단으로 등장한 수소 저장 합금은 수소 저장뿐만 아니라 축열, 히트펌프, 냉난방 시스템, 수소 정제, 전지 등 여러 가지 용도에 쓰이고 있다. 수소는 금속에서 수소 취성을 일으키는 해로운 원소로 취급되었으나 금속의 결정 격자사이에 흡입되어 저장할 수 있으므로, 에너지 변환 기능에서 보는 바와 같이 냉각하거나 압력을 주면 수소를 흡입하면서 발열하고, 가열하거나 압력을 낮추면 수소를 방출하고 흡열하는 가역 반응을 일으킨다. 수소 저장 합금은 주로 분말상으로 이용되고 있으며, 진공이나 불활성 분위기에서 고주파 용해, 아크 용해, 전자빔 용해 등을 이용하여 용해한 후 필요에 따라 성분을 균질화 시키기 위해 열처리를 보통 1,000도~1,100도 사이인 아르곤이나 진공 분위기에서 5~20시간을 하고 나서 용기에 충전시킬 최대 입도로 분쇄한다. 이러한 용해법 이외에도 미분말화 제어, 열전도성 개선을 위한 방법으로 박막화, 비정질화, 마이크로캡슐화 등의 제조 방법이 연구되고 있다. 응용 분야로는 석유 대체 에너지로 수소가 각광을 받으면서 수소 저장용으로 수소 저장합금이 부상하였으나, 석유 사정이 완화되면서 수소 저장이라는 면보다도 이용한 히트펌프, 압력 변동을 이용한 액추에이터 등에 관한 기술 개발이 꾸준히 되어 실용화를 추진하고 있다.