• Title, Summary, Keyword: 형상기억합금

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형상기억합금의 결정구조가 인장특성에 미치는 영향 연구

  • 여동진;윤성호
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • pp.93-93
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    • 2004
  • 형상기억합금은 2원 또는 3원 합금에 의해 외력과 온도 변화에 따라 오스테나이트 상과 마르텐사이트 상으로의 상변환을 유발한다. 이와 같은 형상기억합금은 두 가지의 고유한 특성으로 인해 최근에는 의학용 기구나 소형 액츄에이트 및 여러 분야에서 적용되어지고 있다. 이때 형상기억합금의 고유한 특성은 모상인 오스테나이트 상의 형상을 기억하여 외력에 의해 마르텐사이트 상으로 변형된 후에도 오스테나이트 종료온도 이상으로 가열하게 되면 원래의 형상으로 되돌아가는 형상기억 효과와 오스테나이트 종료온도 이상에서 넓은 탄성 영역을 가지는 초탄성 효과 등이다.(중략)

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의료용 Ti-Ni 합금의 개발 동향

  • Nam, Tae-Hyeon
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • pp.7-7
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    • 2010
  • 형상기억합금은 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문에 학문적으로 공업적으로 큰 흥미를 끌어왔다. 형상 기억효과는 Au-Cd 합금과 Cu-Zn 합금에서 최초로 발견되었지만 당시에는 크게 주목을 받지 못하였다. 그 후 1962년 Ti-Ni 합금에서 형상기억효과가 발견된 이래로 크게 주목을 받게 되었고, 곧바로 상용화를 위한 노력이 이어져 리벳, 열엔진, 커플링, 회로차단기 등에 적용이 시도되었다. 현재까지 약 300여종에 이르는 형상기억합금이 개발되어 있지만 형상기억효과의 안정성, 우수성, 내식성, 가공성, 내피로성, 내마모성이 우수한 Ti-Ni 합금이 가장 실용화에 적합한 합금으로 인식되고 있다. Ti-Ni합금은 1960년대에 개발되었지만 의료분야에 적용되기 시작한 것은 1980년대이고, 그 후 미국의 FDA가 Ti-Ni 합금으로 제조된 몇몇 3급(Class III) 임플란트를 인증하면서 시장규모도 폭발적으로 증가하고 있다. 일본의 경우 1980년대 초부터 Ti-Ni 합금을 치과용 임플란트로써 사용하여 왔, 독일, 중국, 러시아도 1980년대부터 임상에 적용해 왔다. 우리나라는 2004년 식약청(식품의약안정청)으로부터 제조 및 판매가 허가되어 현재 실제 임상에 적용되고 있다. 이와 같이 Ti-Ni 합금이 의료용 금속재료로서 널리 쓰이게 된 가장 근본적인 이유는 말할 나위 없이 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문이다. 본 강연에서는 Ti-Ni 합금을 의료용 금속재료의 입장에서 재조명해보고, 본 합금이 의료용 금속재료로서 어떠한 장점이 있으며, 그러한 장점을 의료분야에서 어떻게 응용하고 있는가에 대해 소개하고자 한다. 또한 의료용 Ti-Ni 합금에서 향후 개선되어야 할 요소에 대해서도 논의하고자 한다.

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Improvement of Impact Resistance of Composite Structures using Shape Memory Alloys (형상기억합금을 이용한 복합재료 구조물의 저속충격특성 향상)

  • Kim, Eun-Ho;Rim, Mi-Sun;Lee, In;Kim, Hyung-Won
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • pp.453-456
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    • 2009
  • Impact resistance of shape memory alloy hybrid composite(SMAHC) plates were experimentally investigated. Shape memory alloy(SMA) have large failure strain and failure stress and can absorb large strain energies through phase transformation. SMA wires were embedded in composite plates to improve their weak impact resistance. Tensile tests of SMA wires were performed at various temperature to investigate their thermo-mechanical properties. Low-Velocity impact tests of several types of composite plates with SMA/Al/Fe were performed. Embedding SMA wires was most effective to improve impact resistance of composite plates. The effects of SMA position on impact resistance were also investigated.

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The Prediction of Nonlinear behavior of Double Coil Shape Memory Alloy Spring (이중 나선 구조 형상기억합금 스프링 거동 예측)

  • Lee, Jong-Gu;Ahn, Sung-Min;Cho, Kyu-Jin;Cho, Maenghyo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.25 no.4
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    • pp.347-354
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    • 2012
  • The recovery force and displacement occur due to the phase transformation from the martensite phase to the austenite phase induced by the mechanical loading or thermal loading. These recovery force and displacement depend on an initial geometrical configuration of SMAs and loading conditions. Although the SMAs generally generates large recovery forces, the sufficient recovery displacement cannot be expected without a proper design strategy. The functionality of SMAs is limited due to the unbalance between the large recovery force and the small recovery displacement. This study suggests the double coil SMA spring in order to amplifying the recovery displacement induced by the phase transformation. By predicting the recovery displacement of doble coil SMA springs and one coil SMA springs induced by thermal loading, we show that the double coil SMA spring not only mitigate the unbalance of performance but also have a large recovery displacement for its recovery force than one coil SMA spring.

형상기억합금의 특성 및 응용

  • Lee, In;Yang, Seung-Man
    • Journal of the KSME
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    • v.44 no.6
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    • pp.34-39
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    • 2004
  • 형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 일반적인 금속이나 합금에서는 찾아볼 수 없는 형상기억효과(shape memory effect)와 초탄성 (superelasticity) 거동을 보이고 있다. 이러한 특성은 1951년에 금-카드뮴(Au-Cd) 합금에서 처음으로 발견되었으며, 1963년에 미국 해군병기연구소(Naval Ordnance Laboratory)에서 니켈-티타늄 (Ni-Ti) 합금에서 형상기억효과를 발견한 후로 널리 상용화되었다. 니티놀(nitinol)이라고 불려지는 니켈-티타늄 계열의 형상기억합금은 단위 부피당 많은 에너지를 낼 수 있고, 내 부식성(corrosion resistance)과 생화학적 적합성(bio-compatibility)이 뛰어나다. 또한 100,000사이클 이상의 긴 사용수명을 갖기 때문에 작동기(actuator)로서 우수한 특징을 갖는다. (중략)

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Numerical Simulation and Verification of Morphing Composite Structure with Embedded SMA Wire Actuators (형상기억합금 선이 삽입된 가변 복합재 패널의 해석 및 실험)

  • Kong, Jung-Pyo;Jung, Beom-Seok;Li, Ningxue;Ahn, Sung-Hoon;Cho, Maeng-Hyo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.343-346
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    • 2010
  • 형상기억합금이 삽입된 복합체는 힌지나 추가적 작동기 없이 그 자체로서 지능 구조의 역할을 할 수 있어 많은 분야에서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 형상기억합금(Shape Memory Alloy) 선이 삽입된 $\cap$자형 복합재를 제안하고, 형상기억합금과 모재가 정해진 경우의 곡률 변화에 영향을 주는 주요 설계 변수를 복합재의 너비, 두께, 형상기억합금의 편심률을 설계변수로 가정하고 유한요소 해석과 패널 제작 및 실험을 통해 검증한다. 먼저 라고다스(Lagoudas)모델을 형상기억합금의 구성방정식으로 이용한 유한요소해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하고, 11 종류의 형상기억합금 선이 삽입된 유리섬유강화복합재(Glass Fiber Reinforced Plastic) 패널을 제작하여 열하중에 따른 곡률변화를 관찰한다. 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 타당성을 검증하며, 해석을 통해 각 설계 변수들의 곡률변화에 대한 영향을 파악한다.

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Experimental and Numerical Analysis for Superelastic Behaviors of SMAs with Strain-rate Dependence (변형률 속도에 따른 형상기억합금 초탄성 거동의 실험 및 해석 연구)

  • Roh, Jin-Ho;Park, Jeong-In;Lee, Soo-Yong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.39 no.1
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    • pp.9-15
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    • 2011
  • The influence of the strain-rate on the superelastic behaviors of shape memory alloys (SMAs) wires is experimentally and numerically investigated. The one-dimensional SMA constitutive equations considering strain-rate effect is developed. The evolution of stress-strain curves of SMA wires is examined with various strain-rates. Results show that the superelastic behaviors of SMAs may significantly be changed depending on the variation of strain-rate.

Thermomechanical Characteristics of SMAs with Strain-rate Dependence (변형률 효과를 고려한 형상기억합금의 열-기계적 특성)

  • Roh, Jin-Ho
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.38 no.2
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    • pp.129-134
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    • 2010
  • The influence of the strain-rate on the thermomechanical characteristics of shape memory alloys (SMAs) is numerically investigated. The three-dimensional SMA constitutive equations of strain-rate effect is developed. The strain-rate effect is taken into account by introducing a coupling equation between the production rate of martensite and the temperature change. For the numerical results, the SMA algorithm is implemented into the ABAQUS finite element program. Numerical simulation shows that the pseudoelasticity of SMA may significantly be changed by considering the strain-rate due to the temperature change.

The Applications of Shape Memory Polymer (형상기억고분자의 응용)

  • Lee, S.S.;Lim, S.C.;Park, C.W.;Jung, S.W.;Na, B.S.;Oh, J.Y.;Koo, J.B.;Chu, H.Y.
    • Electronics and Telecommunications Trends
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    • v.28 no.5
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    • pp.24-33
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    • 2013
  • 형상기억 물질은 임의의 형상을 유지하다 외부의 자극에 의하여 원래의 형상으로 회복되는 물질이다. 이와 같은 형상기억 물질은 형상기억합금과 형상기억고분자로 대별되며, 형상기억효과를 응용하려는 용도 및 특성에 따라 선택되어 사용되고 있다. 본고에서는 형상기억합금과 형상기억고분자의 특성 및 원리에 대해 정리하였으며, 형상기억합금에 비해 가볍고 저렴하며 외부 자극의 종류도 다양하게 선택할 수 있는 형상기억고분자의 용도를 정리하였다. 향후 형상기억고분자는 wearable 디스플레이, 태양광 패널 및 비침습성 의학소자 등 그 용도가 다양할 것으로 전망된다.

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Active Shape Control of Composite Beam Using Shape Memory Alloy Actuators (형상기억합금 작동기를 이용한 복합재 보의 능동 형상 제어)

  • Yang, Seung-Man;Roh, Jin-Ho;Han, Jae-Hung;Lee, In
    • Composites Research
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    • v.17 no.4
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    • pp.18-24
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    • 2004
  • In this paper, active shape control of composite structures actuated by shape memory alloy (SMA) wires is presented. The thermo-mechanical behaviors of SMA wires were experimentally measured. Hybrid composite structures were established by attaching SMA actuators on the surfaces of graphite/epoxy composite beams using bolt-joint connectors. SMA actuators were activated by phase transformation, which induced by temperature rising over austenite finish temperature. In this paper, electrical resistive heating was applied to the hybrid composite structures to activate the SMA actuators. For (aster and more accurate shape/deflection control of the hybrid composite structure, PID feedback controller was designed from numerical simulations and experimentally applied to the SMA actuators.