형상 기억 합금 (SMA, 스마트 메탈, 메모리 메탈, 메모리 합금, 근육 와이어, 스마트 합금)은 원래의 모양을 “기억”하고 변형 될 때 가열 될 때 사전 변형 된 모양으로 되돌아가는 합금입니다. 이 재질은 유압, 공압 및 모터 기반 시스템과 같은 기존의 액추에이터 대신 가볍고 견고한 제품입니다. 형상 기억 합금은 로봇 공학, 자동차, 우주 항공 및 생체 의학 분야의 응용 분야를 보유하고 있습니다.

개요
두 가지 가장 널리 사용되는 형상 기억 합금은 구리 – 알루미늄 – 니켈 및 니켈 – 티타늄 (NiTi) 합금이지만 SMA는 아연, 구리, 금 및 철을 합금하여 만들 수 있습니다. Fe-Mn-Si, Cu-Zn-Al 및 Cu-Al-Ni와 같은 철계 및 구리 기반 SMA가 상업적으로 입수 가능하며 NiTi보다 저렴하지만 NiTi 기반 SMA는 안정성으로 인해 대부분의 응용 분야에서 바람직합니다 실용성 및 우수한 열역학적 성능을 제공합니다. SMA는 3 개의 서로 다른 결정 구조 (즉, 트윈 된 마르텐 사이트, 디 트윈 된 마르텐 사이트 및 오스테 나이트) 및 여섯 가지 가능한 변형이있는 두 가지 다른 단계로 존재할 수 있습니다.

NiTi 합금은 냉각시 오스테 나이트에서 마르텐 사이트로 변합니다. Mf는 냉각시 마르텐 사이트로의 전이가 완료되는 온도입니다. 따라서, 가열 중 As 및 Af는 마르텐 사이트에서 오스테 나이트로의 전이가 시작되고 종료되는 온도이다. 형상 기억 효과를 반복적으로 사용하면 특성 변태 온도가 변할 수 있습니다 (이 효과는 재료의 미세 구조 및 기능 특성 변화와 밀접하게 관련되어 있으므로 기능 피로로 알려져 있음). SMA가 더 이상 응력을 유발할 수없는 최대 온도는 SMA가 영구적으로 변형되는 Md라고합니다.

마르텐 사이트 상으로부터 오스테 나이트 상으로의 전이는 시간이 아닌 온도 및 응력에만 의존하며, 대부분의 상 변화는 확산이 관여하지 않기 때문에 일어난다. 유사하게, 오스테 나이트 조직은 유사한 구조의 강 합금으로부터 그 이름을 얻는다. 특별한 특성을 가져 오는 것은이 두 단계 사이의 가역적 확산없는 전환입니다. 마르텐 사이트는 탄소강을 빠르게 냉각시켜 오스테 나이트로부터 형성 될 수 있지만,이 과정은 가역적이지 않으므로 강재는 형상 기억 특성을 갖지 않습니다.

ξ (T)는 마르텐 사이트 분율을 나타낸다. 가열 전이와 냉각 전이 간의 차이는 기계적 에너지의 일부가 프로세스에서 손실되는 히스테리시스를 발생시킵니다. 곡선의 모양은 합금과 같은 형상 기억 합금의 재료 특성에 따라 다릅니다. 작업 경화.

사용 가능한 효과
형상 기억 합금은 수십만 회의 운동 사이클에 눈에 able만한 피로없이 매우 큰 힘을 전달할 수 있습니다. 다른 액추에이터 재료와 비교할 때, 형상 기억 합금은 가장 큰 특수 작업 용량 (재료량에 대한 작업 비율)이 가장 큽니다. 형상 기억 소자는 수백만 사이클 동안 작동 할 수 있습니다. 그러나 사이클의 수가 증가함에 따라 형상 기억 요소의 특성, 예를 들어 변환 후 잔류 변형이 남아있을 수 있습니다.

원칙적으로 모든 형상 기억 합금은 형상 기억 효과를 모두 수행 할 수 있습니다. 각각의 원하는 효과는 제조 및 재료 기술의 작업이며 작동 온도를 조정하고 효과 크기를 최적화하여 교육을 받아야합니다.

단방향 대 양방향 셰이프 메모리
형상 기억 합금은 형상 기억 효과가 다릅니다. 두 가지 공통적 인 효과는 단방향 및 양방향 모양 메모리입니다. 효과의 개략도는 아래와 같습니다.

절차는 마르텐 사이트에서 시작하여 편도 효과의 가역 변형 또는 양방향의 돌이킬 수없는 양의 가혹 변형을 추가하여 샘플을 가열하고 다시 냉각합니다.

편도 메모리 효과
형상 기억 합금이 차가운 상태 (As 이하)에있을 때, 금속은 구부러 지거나 펴질 수 있으며 전이 온도 이상으로 가열 될 때까지 그 모양을 유지합니다. 가열하면 모양이 원래대로 바뀝니다. 금속이 다시 냉각되면 다시 변형 될 때까지 뜨거운 모양으로 유지됩니다.

단방향 효과로 인해 고온에서 냉각해도 거시적 인 모양이 변경되지는 않습니다. 저온 형상을 만들기 위해서는 변형이 필요합니다. 가열시 변형은 As에서 시작하여 Af에서 완료됩니다 (합금 또는 적재 조건에 따라 전형적으로 2 ~ 20 ° C 이상). 합금 유형 및 조성에 따라 결정되며 -150 ° C와 200 ° C 사이에서 다양합니다.

양방향 메모리 효과
양방향 형상 기억 효과는 재료가 저온에서 하나와 고온에서 두 가지 모양을 기억하는 효과입니다. 가열과 냉각 중 형상 기억 효과를 나타내는 소재는 양방향 형상 기억을 가지고 있다고합니다. 이것은 외력을 가하지 않고도 얻을 수 있습니다 (내재 된 양방향 효과). 이러한 상황에서 자료가 다르게 작동하는 이유는 교육에 있습니다. 훈련은 형상 기억이 특정 방식으로 행동하도록 “배울 수 있음”을 의미합니다. 정상적인 상황에서는 형상 기억 합금이 저온 형상을 “기억”하지만 고온 형상을 회복하기 위해 가열하면 저온 형상을 즉시 “잊어 버린다”. 그러나 고온 단계에서 변형 된 저온 상태를 알리는 “기억”을하기 위해 “훈련”될 수 있습니다. 이렇게하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 특정 지점을 넘어 뜨린 모양의 훈련 된 물체는 양방향 메모리 효과를 잃게됩니다.

가짜 탄성 거동 ( “초 탄성”)
형상 기억 합금에서, 통상적 인 탄성 변형 이외에, 외력에 의해 생기는 형상의 가역적 인 변화가 관찰 될 수있다. 이 “탄성”변형은 최대 20 배의 재래식 금속 탄성을 초과 할 수 있습니다. 그러나이 행동의 원인은 원자의 결합력이 아니라 물질 내에서의 상 변화이다. 재료는 오스테 나이트 구조로 고온 상에 존재해야합니다. 외부 응력 하에서 정육면체의 오스테 나이트는 표면 중심의 입방 형 형태로 왜곡 된 (몸 중심 또는 입방체 중심의 정방 왜곡 격자) 마르텐 사이트 (응력 유발 마르텐 사이트) 주위에 왜곡되어있다. 배출되면, 마르텐 사이트는 오스테 나이트로 되돌아 간다. 각 원자는 변형하는 동안 인접 원자를 보유하므로, 무 확산 위상 변환이라고도합니다. 따라서이 속성을 의사 탄성 동작이라고합니다. 재료는 내부 장력에 의해 원래 형태로 되돌아 왔을 때 복귀합니다. 온도 변화가 필요 없습니다.

SMAs는 또한 초 탄성을 나타내지 만, 비교적 큰 변형률의 회복이 특징이지만, 일부는 소산된다. 온도에 의해 유도 된 상 변태에 추가하여 기계적 응력에 반응하여 마르텐 사이트 및 오스테 나이트 상을 유도 할 수 있습니다. SMA가 오스테 나이트 상 (특정 온도 이상)에로드되면 임계 응력에 도달하면 재료가 (쌍정) 마르텐 사이트 상으로 변하기 시작합니다. 연속 로딩과 등온 조건을 가정하면, (쌍정) 마르텐 사이트는 재료가 소성 변형을 일으킬 수있게하기 시작할 것이다. 소성 전에 소성이 발생하면, 마르텐 사이트는 오스테 나이트로 되돌아 가며, 재료는 히스테리시스를 발달 시켜서 원래의 형상으로 회복합니다. 예를 들어, 이러한 재료는 매우 높은 변형률 (최대 7 %)로 가역 변형 될 수 있습니다. pseudoelastic 행동에 대한보다 철저한 논의는 Shaw & Kyriakides의 실험적 연구에 의해 제시되었으며, 최근 Ma et al.

역사
형상 기억 효과의 발견을 향한 최초의보고 된 단계는 1930 년대에 취해진 것이다. Otsuka와 Wayman에 따르면, Arne Ölander는 1932 년에 Au-Cd 합금의 가짜 탄성 거동을 발견했다. Greninger와 Mooradian (1938)는 Cu-Zn 합금의 온도를 낮추고 증가시켜 마텐 자이 트 위상의 형성과 소멸을 관찰했다. 마르텐 사이트상의 열 탄성 거동에 의해 지배되는 기억 효과의 기본 현상은 Kurdjumov and Khandros (1949)와 Chang and Read (1951)에 의해 10 년 후에 광범위하게보고되었다.

니켈 – 티타늄 합금은 1962-1963 년에 미국 해군 병기 연구소에서 개발되었으며 Nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratories의 약자)이라는 상품명으로 상품화되었습니다. 그들의 놀라운 재산은 우연히 발견되었습니다. 여러 번 구부러진 샘플은 실험실 관리 회의에서 발표되었습니다. 동료 기술 감독 중 한 명인 David S. Muzzey 박사는 샘플이 열에 노출되어 파이프 밑으로 파이프를 가볍게 두드리면 어떻게되는지 알아보기로 결정했습니다. 모든 사람들의 놀라움에 따라 샘플은 원래 모양으로 늘어났습니다.

강자성 형상 기억 합금 (FSMA)이라 불리는 또 다른 유형의 SMA가 있는데, 강한 자기장에서 모양이 바뀝니다. 이러한 재료는 자기 응답이 온도에 의한 반응보다 빠르고 더 효율적이기 때문에 특히 중요합니다.

금속 합금 만이 열 반응 재료가 아닙니다. 형상 기억 폴리머 또한 개발되어 1990 년대 후반에 상용화되었다.

결정 구조
많은 금속은 동일한 조성에서 여러 가지 다른 결정 구조를 가지고 있지만 대부분의 금속은 이러한 형상 기억 효과를 나타내지 않습니다. 형상 기억 합금이 가열 후 원래의 모양으로 되돌아 갈 수있게 해주는 특별한 특성은 그들의 결정 변형이 완전히 가역적이라는 것입니다. 대부분의 결정 변형에서 구조의 원자는 확산을 통해 금속을 통과하여 금속이 전체적으로 동일한 원자로 만들어 지더라도 국부적으로 구성을 변경합니다. 가역적 인 변환은 원자의 확산을 포함하지 않고 대신 모든 원자가 동시에 이동하여 새로운 구조를 형성합니다. 대칭면이 두 개의 반대면을 밀어 정사각형으로 만들 수 있습니다. 상이한 온도에서, 상이한 구조가 바람직하고, 구조가 전이 온도를 통해 냉각 될 때, 마르텐 사이트 구조는 오스테 나이트 상으로부터 형성된다.

자기 형상 기억 합금
상술 한 열적으로 여기 된 자성 합금 이외에, 형상 기억 합금이 존재한다 (자기 형상 기억 합금, MSMA). 이 경우, 외부 자기장, 쌍둥이 경계의 적용을 통해 이동하고 모양과 길이의 변화가 있습니다. 그러한 합금의 길이의 달성 가능한 변화는 상대적으로 작은 (자기 변형 재료와는 대조적으로) 작은 전달 가능한 힘에서 최대 10 %의 범위에있다.

제조
형상 기억 합금은 전형적으로 진공 아크 용융 또는 유도 용융을 사용하여 주조에 의해 제조된다. 이들은 합금의 불순물을 최소로 유지하고 금속이 잘 혼합되도록하는 데 사용되는 전문 기술입니다. 그 다음 잉곳을 더 긴 섹션으로 열간 압연 한 다음 그려서 와이어로 만듭니다.

합금이 “훈련 된”방식은 원하는 특성에 달려 있습니다. “훈련”은 합금이 가열 될 때 기억할 모양을 나타냅니다. 이것은 전위가 안정한 위치로 재 배열되도록 합금을 가열하지만, ​​재료가 재결정 화하기에 너무 뜨겁지 않은 상태에서 발생합니다. 그들은 뜨거울 때 형성되는 400 ℃와 500 ℃ 사이에서 30 분간 가열 한 다음 물로 담금질하거나 공기로 냉각시켜 급냉시킵니다.

등록 정보
구리 기반 및 NiTi 기반의 형상 기억 합금은 엔지니어링 재료로 간주됩니다. 이들 조성물은 거의 모든 형태 및 크기로 제조 될 수있다.

형상 기억 합금의 항복 강도는 종래의 강보다 낮지 만, 일부 조성물은 플라스틱 또는 알루미늄보다 높은 항복 강도를 갖는다. Ni Ti의 항복 응력은 500MPa에 도달 할 수 있습니다. 금속 자체의 높은 비용과 처리 요구 사항으로 인해 SMA를 설계에 구현하는 것이 어렵고 비용이 많이 듭니다. 결과적으로, 이러한 재료는 초 탄성 특성 또는 형상 기억 효과가 이용 될 수있는 응용 분야에서 사용됩니다. 가장 보편적 인 응용 프로그램이 작동 중입니다.

형상 기억 합금을 사용하는 이점 중 하나는 유도 될 수있는 회복 가능한 소성 변형의 높은 수준입니다. 이 재료가 영구적 인 손상없이 유지할 수있는 최대 복구 가능 변형률은 일부 합금의 경우 최대 8 %입니다. 이것은 기존의 철강에 대한 최대 변형률 0.5 %와 비교됩니다.

실질적인 제한
SMA는 기존의 액추에이터에 비해 많은 장점이 있지만 실용적인 적용을 방해 할 수있는 일련의 제한이 있습니다. 수많은 연구에서, 특허 된 형상 기억 합금 응용 프로그램 중 일부만 재료 및 디자인 지식이 부족하고 부적절한 설계 접근법 및 사용 된 기술과 같은 관련 도구가 결합 된 재료 제한으로 인해 상업적으로 성공한 것으로 강조되었습니다. SMA 애플리케이션을 설계 할 때의 어려움은 상대적으로 사용 가능한 변형, 낮은 작동 주파수, 낮은 제어 가능성, 낮은 정확도 및 낮은 에너지 효율 등의 한계를 극복하는 것입니다.

응답 시간 및 응답 대칭
SMA 액추에이터는 일반적으로 전기가 작동되어 전류가 줄 가열을 발생시킵니다. 비활성화는 대개 주변 환경으로의 자유 대류 열 전달에 의해 발생합니다. 결과적으로, SMA 작동은 전형적으로 비대칭이며, 비교적 빠른 구동 시간과 느린 작동 중지 시간을 갖는다. 강제 대류를 포함하는 SMA 비활성화 시간을 줄이고 열전달율을 조작하기 위해 전도성 물질로 SMA를 지연시키는 많은 방법이 제안되었다.

SMA 액추에이터의 실행 가능성을 향상시키는 새로운 방법으로는 전도성의 “지연 (lagging)”을들 수 있습니다. 이 방법은 감열 페이스트를 사용하여 전도에 의해 SMA로부터 열을 빠르게 전달합니다. 이 열은 외부 반경 (및 열 전달 영역)이 노출 된 와이어보다 훨씬 더 많기 때문에 대류에 의해 환경으로보다 쉽게 ​​전달됩니다. 이 방법은 비활성화 시간 및 대칭 활성화 프로파일을 크게 감소시킵니다. 증가 된 열 전달율의 결과로서, 주어진 작동력을 달성하는 데 필요한 전류가 증가된다.

구조적 피로 및 기능적 피로
SMA는 구조적 피로에 영향을받습니다. 이는 사이클 하중이 균열의 시작과 전파를 초래하여 결국 파단에 의한 기능 상실을 초래하는 고장 모드입니다. 이 피로 모드 뒤에있는 물리 현상은 주기적 로딩 중 미세 구조 손상의 축적입니다. 이 고장 모드는 SMA뿐만 아니라 대부분의 엔지니어링 재료에서 관찰됩니다.

SMA는 또한 대부분의 엔지니어링 재료에서 전형적이지 않은 고장 모드 인 기능 피로가 발생하여 SMA가 구조적으로 실패하지는 않지만 시간이 지남에 따라 형상 기억 / 초 탄성 특성을 상실합니다. 주기적 로딩 (기계적 및 열적)의 결과로서, 물질은 가역적 인 상 변화를 겪는 능력을 잃어버린다. 예를 들어 액츄에이터의 작동 변위는 사이클 번호가 증가하면 감소합니다. 이것의 뒤에있는 물리학은 미세 구조의 점진적인 변화,보다 구체적으로는 수용체 슬립 전위의 형성입니다. 이것은 종종 변형 온도의 중요한 변화를 동반합니다. SMA 액추에이터의 설계는 SMA-Pulley 시스템의 풀리 구성과 같은 SMA의 구조적 피로 및 기능적 피로에 영향을 줄 수 있습니다.

의도하지 않은 작동
SMA 액추에이터는 일반적으로 줄 열에 의해 전기적으로 작동합니다. 주변 온도가 제어되지 않는 환경에서 SMA를 사용하면 주변 가열로 의도하지 않은 작동이 발생할 수 있습니다.

응용 프로그램

산업 분야

항공기 및 우주선
보잉, General Electric Aircraft Engines, Goodrich Corporation, NASA, Texas A & M 대학 및 All Nippon Airways는 NiTi SMA를 사용하여 가변 형상 Chevron을 개발했습니다. 이러한 가변 영역 팬 노즐 (VAFN) 설계는 앞으로 더 조용하고 효율적인 제트 엔진을 가능하게합니다. 2005 년과 2006 년 보잉 社는이 기술의 성공적인 비행 테스트를 수행했습니다.

SMA는 발사체 및 상업용 제트 엔진 용 진동 댐퍼로서 탐구되고 있습니다. 초 탄성 효과 동안 관찰 된 많은 양의 히스테리시스는 SMA가 에너지를 소산시키고 진동을 감쇠시키는 것을 허용합니다. 이러한 재료는 상업용 제트 엔진의 팬 블레이드뿐만 아니라 발사시 페이로드의 높은 진동 하중을 줄여보다 가볍고 효율적인 설계를 가능하게 할 것입니다. SMA는 또한 볼 베어링 및 랜딩 기어와 같은 다른 높은 충격 어플리케이션에 대한 가능성을 보여줍니다.

또한 상업용 제트 엔진의 다양한 액추에이터 응용 분야에 SMA를 사용하는 데 큰 관심이있어 중량을 크게 줄이고 효율을 높일 수 있습니다. 그러나 변압 온도를 높이고 이들 물질의 기계적 특성을 개선하여 성공적으로 구현하기 위해서는이 분야에서 더 많은 연구가 필요합니다. 고온 형상 기억 합금 (HTSMAs)의 최근 진보에 대한 검토는 Ma 등이 제시한다.

다양한 날개 – 모핑 기술도 연구되고 있습니다.

자동차
첫 번째 대량 생산품 (> 5Mio actuator / year)은 요추 지지대 / 보강재의 윤곽을 조정하는 자동차 시트의 저압 공압 블래 더를 제어하는 ​​데 사용되는 자동차 밸브입니다. 이 애플리케이션에서 전통적으로 사용 된 솔레노이드 (저잡음 / EMC / 중량 / 폼 팩터 / 전력 소비)에 비해 SMA의 전반적인 이점은 기존 표준 기술을 SMA로 대체하려는 결정적인 요소였습니다.

2014 Chevrolet Corvette는 SMA 액추에이터를 통합 한 최초의 차량이되었습니다. 더 무거운 전동식 액추에이터를 교체하여 트렁크에서 공기를 배출하는 해치 통풍구를 열고 닫아 쉽게 닫을 수있었습니다. 다양한 열역학의 공기 역학을 최적화하기 위해 배기 열과 온 디맨드 에어 댐에서 전기를 생성하는 전기 발전기를 포함하여 다양한 다른 용도도 목표로 삼고 있습니다.

로봇 공학
로봇을 사용하는 취미로 로봇 Stiquito (및 “Roboterfrau Lara”)와 같은 로봇에서 이러한 자료를 사용하는 것에 대한 제한적인 연구가 있었기 때문에 매우 가벼운 로봇을 만들 수있었습니다. 최근 인공 수정체가 Loh et al. 이는 인간의 손 동작을 거의 재연 할 수 있습니다 [Loh2005]. 다른 생체 모방 응용도 연구 중이다. 기술의 약점은 에너지 비효율, 느린 응답 시간 및 큰 히스테리 시스입니다.

생물 공학 로봇 손
SMA 기반 프로토 타입의 로봇 손에는 모양 기억 효과 (SME)를 사용하여 손가락을 움직입니다.

토목 구조물
SMA는 교량 및 건물과 같은 토목 구조물에서 다양한 용도를 찾습니다. 이러한 응용 분야 중 하나는 IRC (Intelligent Reinforced Concrete)로, 콘크리트 내에 SMA 와이어가 포함되어 있습니다. 이 전선은 균열을 감지하여 매크로 크기의 균열을 치료할 수 있습니다. 또 다른 응용 분야는 SMA 와이어를 사용하여 구조 고유 진동수를 능동적으로 조정하여 진동을 감쇠시키는 것입니다.

관
최초의 상업적 응용은 상업용 오일 라인 파이프, 수도관 및 소비자 / 상업용 배관 용 배관과 같은 배관 용 형상 메모리 커플 링이었습니다.

통신
두 번째 대용량 애플리케이션은 스마트 폰을위한 자동 초점 (AF) 액추에이터였다. 현재 SMA로 만든 와이어로 구동되는 광학 이미지 안정화 (OIS) 모듈을 개발하는 몇몇 회사가 있습니다

의학
형상 기억 합금은 정형 외과 수술에서 골 절단을위한 고정 장치, 치아에 지속적인 치아 이동력을 가하는 치과 교정 장치, 예를 들어 캡슐 내시경 검사에서 생검 작용을위한 트리거로 사용할 수있는 의약품에 사용됩니다.

1980 년대 후반에 Nitinol을 상업적으로 도입하여 최소 침습적 인 혈관 내 의료 응용 분야에서 기술을 실현했습니다. BTR (체온 반응)으로 제조 된 Nitinol 합금의 자체 팽창 특성은 스테인리스 강보다 비용이 많이 들지만 스텐트 그래프트에서 풍선 확장 장치에 대한 매력적인 대안을 제공하여 특정 혈관의 모양에 적응할 수있는 능력을 제공합니다 체온에 노출. 현재 전 세계 시장에서 사용 가능한 모든 말초 혈관 스텐트의 50 %가 Nitinol로 제조됩니다.

시력 측정법
티타늄 함유 SMA로 만든 안경알 프레임은 상표 Flexon 및 TITANflex로 판매됩니다. 이러한 프레임은 일반적으로 예상되는 실내 온도보다 낮은 온도로 설정된 형상 기억 합금으로 만들어집니다. 이렇게하면 응력 하에서 프레임이 큰 변형을 겪을 수 있지만 금속이 다시 언로드되면 의도 한 모양으로 회복됩니다. 매우 큰 명백하게 탄성 변형은 응력 유도 마텐 자이 트 효과로 인해 결정 구조가 하중 하에서 변형되어 형상이 하중 하에서 일시적으로 변하는 것을 허용합니다. 즉, 형상 기억 합금으로 만든 안경은 실수로 손상된 것에 비해 훨씬 견고합니다.

정형 외과 수술
메모리 메탈은 정형 외과 수술에서, 일반적으로하지 말단 절차를위한 osteotomies에 대한 고정 압축 장치로 활용되어 왔습니다. 장치는 대개 스테이플 형태로되어 있으며, 전 방면의 형태로 냉장고에 보관되며 절골술을 통해 뼈에 미리 뚫린 구멍에 이식됩니다. 스테이플이 따뜻해지면서 비가 연성 상태로 되돌아 가고 뼈 표면을 압축하여 골유합을 촉진합니다.

치과
SMAs의 적용 범위는 수년간 증가 해 왔으며 주요 개발 분야는 치과입니다. 한 가지 예는 치아에 일정한 치아 이동력을 가하기 위해 SMA 기술을 사용하는 치과 교정기의 보급입니다. 니티놀 아치 와이어는 1972 년에 치열 교정 의사 George Andreasen에 의해 개발되었습니다. 이것은 임상 교정을 혁명적으로 만들었습니다. Andreasen의 합금은 기하학적 프로그래밍으로 인해 주어진 온도 범위 내에서 팽창하고 수축하는 패턴 화 된 형상 기억을 가지고 있습니다.

Harmeet D. Walia는 나중에 치과 용 근관 파일 제조에이 합금을 사용했습니다.

에센셜 트레머
떨림 감소를위한 기존의 능동적 인 상쇄 기술은 전기적, 유압 또는 공압 시스템을 사용하여 교란과 반대 방향으로 대상물을 작동시킵니다. 그러나 이러한 시스템은 인간의 진 동 주파수에서 큰 진폭의 전력을 생산하는 데 필요한 대규모 인프라로 인해 제한적입니다. SMA는 핸드 헬드 애플리케이션에서 효과적인 작동 방법으로 입증되었으며 새로운 클래스의 액티브 떨림 제거 장치를 구현했습니다. 이러한 장치의 최근 사례로는 Verily Life Sciences 자회사 인 Lift Labs가 개발 한 Liftware 스푼이 있습니다.

엔진
1970 년대 이후 Ridgway Banks가 개발 한 뱅크 엔진 (Banks Engine)을 포함하여 냉수 및 온수 저장고의 상대적으로 작은 온도 차이에서 작동하는 실험용 고체 상태 열 엔진이 개발되었습니다.

공예
부착이 필요없는 팔찌에 사용하기 위해 작은 둥근 길이로 판매되었습니다.

기재
극저온 물질이라고도 불리는 형상 기억 합금으로 주로 사용되는 재료는 NiTi (니켈 – 티타늄, 니티놀)이며 NiTiCu (니켈 – 티타늄 – 구리)가 훨씬 좋습니다. 두 가지 모두 액츄에이터 재료로 가장 많이 사용됩니다. 정확한 화학량 론 (정량적 인 비율)에서, 변형 온도는 의존적이다. 니켈 함량이 50 원자 % 미만인 경우, 이는 약 100 ℃이다. 합금의 니켈 함량이 변화되는 경우, 실온에서 오스테 나이트 또는 마르텐 사이트로서 의사 탄성 또는 의사 플라스틱 거동을 생성 할 수있다.

다른 구리 계 재료는 CuZn (구리 – 아연), CuZnAl (구리 – 아연 – 알루미늄) 및 CuAlNi (구리 – 알루미늄 – 니켈)입니다. 그들은 저렴하지만 변형 온도가 높고 형상 기억이 나쁩니다. 그들은 특히 의료 기술에 사용됩니다. FeNiAl (철 – 니켈 – 알루미늄), FeMnSi (철 – 망간 – 실리콘) 및 ZnAuCu (아연 – 금 – 구리)는 흔하지 않습니다.

다양한 합금은 형상 기억 효과를 나타냅니다. 합금 성분은 SMA의 변태 온도를 조절하도록 조절할 수 있습니다. 일반적인 시스템 중에는 다음과 같은 것들도 있습니다.

Ag-Cd 44/49 at % Cd
Au-Cd 46.5 / 50 at. % Cd
Cu-Al-Ni14 / 14.5 중량 % Al 및 3 / 4.5 중량 % Ni
Cu-Al-Ni-Hf
Cu-Sn 약. 15 at % Sn
Cu-Zn 38.5 / 41.5 중량 % Zn
Cu-Zn-X (X = Si, Al, Sn)
Fe-Pt 약. 25 at. % Pt
Mn-Cu 5/35 at % Cu
Fe-Mn-Si
Co-Ni-Al
Co-Ni-Ga
Ni-Fe-Ga
Ti-Nb
Ni-Ti 약. 55-60 중량 % Ni
Ni-Ti-Hf
Ni-Ti-Pd
Ni-Mn-Ga