니티놀로 스프링클러 스위치를 켜는 방법

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니티놀이라고도 하는 니켈-티타늄 합금은 니켈과 티타늄으로 구성된 이진 합금입니다. 두 원소의 원자 비율은 거의 동일합니다(니티놀 55와 니티놀 60이 일반적입니다). 온도와 기계적 압력의 변화로 인해 니티놀은 오스테나이트 상과 마르텐사이트 상이라는 두 가지 결정 구조 단계를 갖습니다.

Nitinol springs

니티놀에서 오스테나이트는 모상이라고 하며, 고온에서 합금에 의해 나타나는 결정상입니다. 온도가 낮아지면 오스테나이트는 점차 마르텐사이트(아상)로 전환됩니다.

마르텐사이트와 오스테나이트가 변환되는 과정에는 네 가지 온도가 있습니다:
As: 온도 상승 과정에서 마르텐사이트가 오스테나이트로 전환되기 시작하는 온도입니다.
Af: 온도 상승 과정에서 마르텐사이트가 오스테나이트로 전환이 완료되는 온도.
Ms: 온도 강하 과정에서 오스테나이트가 마르텐사이트로 전환되기 시작하는 온도.
Mf: 온도 강하 과정에서 오스테나이트가 마르텐사이트로 전환을 완료하는 온도.
니티놀의 상변환은 열 히스테리시스를 가지므로 같은 이유로 As는 Mf와 같지 않으며 Af는 Ms와 같지 않습니다.

니티놀에는 형상 기억 효과(SME)와 초탄성(SE)이라는 두 가지 특성이 있습니다.

shape memory alloy wire

1. 형상 기억
형상 기억은 특정 형상의 모상이 Af 온도 이상에서 Mf 온도 이하로 냉각되어 마르텐사이트를 완전히 형성하여 마르텐사이트가 Mf 온도 이하로 변형될 때 발생합니다. Af 온도 이하로 가열된 후 역상 변환을 통해 재료는 자동으로 모상 형상으로 복원됩니다. 사실 형상 기억 효과는 니티놀의 열에 의한 상 전이 과정입니다. 이는 니티놀이 특정 온도에서 변형되었다가 온도가 "전이 온도"보다 높으면 변형되지 않은 원래의 모양을 복원하는 능력을 말합니다.

2. 초탄성
소위 초탄성은 샘플이 외부 힘의 영향으로 탄성 한계 변형률보다 훨씬 큰 변형을 생성하고 언로드 중에 변형률이 자동으로 복원 될 수있는 현상을 말합니다. 모상에서는 외부 응력의 영향으로 인해 변형이 마르텐사이트 상전이 현상을 일으켜 합금이 일반 재료와 다른 기계적 거동을 나타냅니다. 탄성 한계는 일반 재료보다 훨씬 큽니다. 그리고 더 이상 후크의 법칙을 따르지 않습니다. 형상 기억 효과와 비교할 때 초탄성은 열을 수반하지 않습니다.

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저자 소개

Chin Trento

Chin Trento는 일리노이 대학교에서 응용 화학 학사 학위를 받았습니다. 그의 교육적 배경은 다양한 주제에 접근할 수 있는 폭넓은 기반을 제공합니다. 그는 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 4년 넘게 첨단 소재 관련 글을 쓰고 있습니다. 이 글을 쓰는 주된 목적은 독자들에게 무료이면서도 양질의 자료를 제공하는 것입니다. 그는 독자들이 발견하는 오타, 오류 또는 의견 차이에 대한 피드백을 환영합니다.

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