신소재(형상기억합금, 비정질 금속 재료, 초전도 재료, 초소성 합금)

신금속 재료

1. 형상 기억 합금

 - 특정한 온도에서의 형상을 기억하는 합금. 상온까지 온도를 내려 형상을 변형시켰다가 다시 가열하면 기억시켜 둔 일정한 온도에서 원래의 형상으로 되돌아 간다. 재료로는 니켈-티탄(Ni-Ti) 합금과 구리-아연-알루미늄(Cu-Zn-Al) 등이 사용되고 있으나 가격이 비싸 최근에는 가격이 싼 철계 형상 기억 합금이 개발되어 사용하고 있다. 형상 기억 합금은 공구 고정 장치나 우주선의 안테나, 치열 교정기, 안경 프레임, 프레지어 와이어 등에 주로 사용된다.

2. 비정질 금속 재료

 - 금속을 초급랭시키면, 규칙적인 원자 배열을 할 시간이 없기 때문에 액체와 같이 흐트러진 원자 배열인 채로 응고된다. 또 합금, 무전해 도금 등에서는 이종 원소(무전해도금에서는 인이나 붕소)의 공석에 의해 결정 성장이 방해를 받아 유사한 배열을 한 금속을 얻을 수 있다. 이것을 비정질 금속(amorphous metal)이라고 한다. 비결정형 재료라고도 하며, 전자기적 성질, 내식성, 강도, 자기화 특성, 내마모성, 내부식성이 크다. 녹화 헤드, 변압기 등에 쓰인다.

3. 초전도 재료

 - 절대 영도에 가까운 극저온이 되면 전기 저항이 0이 되는 성질을 지닌 합금. 어떤 종류의 금속은 절대 온도(-273℃) 부근까지 냉각하면 돌연 전기 저항이 없어져 전력을 소비함이 없어 대전류를 흘리거나 강자계를 발생할 수 있다. 이 전기 저항이 제로인 상태를 초전도 상태라 한다. 초전도 재료(superconducting meterial)는 크게 나누어 합금 재료(니오브(Nb)-타이타늄(Ti), 니오브(Nb)-지르코늄(Zr) 등)와 화합물 재료(니오브(Nb)주석(Sn),바나듐(V)갈륨(Ga)등)의 두 종류가 있다.

 초전도 재료는 에너지 절약을 목표로 한 전력 시스템, 핵융합과 MHD발전, 초전도 자기부상 열차 등에 사용되는 초전도 자석, 조세프슨 효과를 이용한 초전도 박막소자 등에 대한 응용이 모색되어 연구 개발이 진행되고 있다. 이처럼 초전도 재료의 특징은 입력된 에너지를 거의 완벽하게 전달할 수 있다는 점이다. 통신 케이블, 핵융합 등의 에너지 개발, 자기 부상 열차, 고에너지 가속기 등에 이용된다.

4. 초소성 합금

 - 초소성 합금은 살며시 당기기만 해도 100%이상 늘어나고 또 금형에 넣어 누르면 점토처럼 자유자재로 변형하여 틀처럼 되는 합금이다. 복잡한 형상품의 압축 가공, 박판 성형품, 프레스 금형 등에 이용되고 있다. 주요 초소성 합금으로는 아연계와 알루미늄계, 타이타늄 합금 등이 있다.