니티놀 (니켈-티타늄 형상기억합금)

니티놀은 형상기억과 초탄성이라는 두 가지 독특한 성질을 함께 가진 합금입니다.

형상기억 Shape Memory

형상기억합금(SMA) 은 복잡한 마름모 결정 구조에서 단순한 입방 구조로 바뀔 때 원래 모양을 기억해 되돌아가며, 이때 큰 힘을 냅니다. 니티놀은 60 kg/mm 의 힘을 낼 수 있는데, 이는 앞서 모양을 바꿀 때 든 힘보다 보통 10배 정도 큽니다.

초탄성 Superelasticity

초탄성은 시료가 탄성 한계보다 훨씬 큰 변형을 받아도 하중을 빼면 저절로 원래대로 돌아오는 성질입니다. 변태 전의 원래 조직(모상)에서 외부 응력이 급히 식힐 때 생기는 단단한 조직(마르텐사이트) 결정 구조가 바뀌는 현상(상변태)를 일으키기 때문에 일반 재료와 다른 기계적 거동을 보이며, 탄성 한계가 일반 재료를 훨씬 넘고 힘과 변형이 비례한다는 법칙(훅의 법칙)을 따르지 않습니다. 형상기억과 달리 열이 관여하지 않습니다.

선형 초탄성과 비선형 초탄성으로 나뉘며, 비선형 초탄성은 하중 · 제하 과정의 응력 유기 마르텐사이트 변태와 역변태로 생겨 힘을 빼면 되돌아오는 큰 변형(변태 의탄성)이라고도 합니다. 니티놀의 변태 의탄성은 약 8% 에 이릅니다. 초탄성은 열처리 조건에 따라 달라지며, 아치 와이어를 400°C 이상으로 가열하면 떨어지기 시작합니다.