60~80 °C 니켈·티탄 형상기억합금 형상 회복하는 온도
냉간 압열처리 130~180 °C까지 상승시키는데 성공
산업기술종합연구소의 슈야(許亞) 연구원(NEDO 페로)는 60~80℃의 범위에 있는 니켈·티탄 형상기억합금이 형상을 회복하는 온도(역변태 온도)를 냉간 압연처리하여 130~180℃까지 상승시키는데 성공했다. 압연조건 등으로 역변태 온도를 제어할 수 있고, 온도설정의 자유도를 대폭 개선할 수 있었다. 내열 에폭시 수지를 사용한 섬유강화플라스틱(FRP) 속에 매립하기가 용이. 형상기억합금이 가진 센서 기능과 액추에이터 기능을 병용한 스마트 재료로 항공기용의 내부손상 발생과 확대를 방지하는 신소재 개발로 이어질 것이라고 한다.
탄소섬유와 유리섬유를 사용한 FRP는 고강도 재료로 용도가 확대되고 있다. 그러나 사용 중에 섬유와 수지가 분리, 내부에 미세한 균열이 생겨 강도저하를 일으킨다. 그러므로 형상기억합금을 매립하여 기억된 형상으로 되돌리려는 힘을 이용하여 강도유지를 꾀하는 연구가 주목되고 있다.
그러나 지금까지의 니켈·티탄 합금은 역변태 온도가 80℃ 이하이기 때문에 수지성형 시의 가열로 역변태가 일어나 버려 형상회복력을 이용할 수 없다. 특수한 지그를 이용, 합금 양끝을 고정시켜 매립하는 등의 방법이 개발되어 있지만, 이것으로는 대형재료 개발이 어렵다.
슈 연구원은 역변태 온도가 냉간 압연으로 바뀐다는 것을 확인하고, FRP 성형 시 130~180℃로 설정하는데 성공했다. 이 재료는 수지성형 시에 형상이 되돌아가지 않으므로 가공 후에 전류를 흘려보내는 등으로 형상을 회복하면 내부응력이 발생, 재료강도 향상이 가능해진다. 시작품은 30센티미터까지지만, 요구에 따라 임의의 크기로 재료를 만들 수 있다.
FRP 중에서도 경량·고강도가 장점인 탄소섬유강화 FRP(GFRP) 안에 매립하면 자기손상 회복기능을 가진 항공기용 재료로 기대할 수 있다. 또 센서 기능의 변화와 파괴 전의 변형을 검출, 사전에 위험을 예지할 수 있다고 한다. (NK)
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