극한의 온도를 위한 가볍고 유연한 합금

도호쿠 대학의 연구원들은 획기적인 티타늄-알루미늄(Ti-Al) 기반 초탄성 합금을 개발했습니다. 이 새로운 소재는 가벼울 뿐만 아니라 강해서 액체 헬륨의 온도인 -269°C에서 물의 비등점보다 높은 +127°C까지 광범위한 온도 범위에서 기능할 수 있는 독특한 초탄성 기능을 제공합니다. 이 발견은 우주 탐사 및 의료 기술을 포함한 다양한 응용 분야에 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.

도호쿠 대학 학제과학 혁신 연구소의 성 쉬 조교수는 합금의 넓은 작동 온도 범위가 중요하다고 강조했습니다.

"이 합금은 가볍고 강하면서도 극한의 온도 범위에서 초탄성을 유지하는 최초의 합금으로, 이전에는 불가능했던 다양한 실용적인 응용 분야를 열어줍니다. 이 합금의 특성은 달 표면의 극심한 온도 변동을 탐색하는 달 탐사차용 초탄성 타이어를 만드는 것과 같은 미래의 우주 임무에 이상적입니다."

이 합금은 매우 낮은 온도에서도 유연하기 때문에 다가올 수소 사회와 기타 다양한 산업에 응용할 수 있는 유망한 소재입니다.

물론, 이 합금은 스텐트와 같은 의료 기기처럼 유연성이 필요한 일상적인 응용 분야에 사용될 수 있습니다.

현재 대부분의 형상 기억 합금(힘이 제거된 후 원래 모양으로 되돌아갈 수 있는 재료)은 특정 온도 범위로 제한되어 있습니다.

새로운 Ti-Al 기반 합금은 이런 한계를 극복하여 우주 탐사부터 일상적인 의료 도구에 이르기까지 뛰어난 강도와 유연성을 갖춘 소재가 필요한 분야에 폭넓게 적용할 수 있습니다.

연구진은 합리적인 합금 설계, 정밀한 미세 구조 제어와 같은 첨단 기술을 사용했습니다.

연구진은 상평형도를 사용하여 합금 성분과 그 비율을 선택할 수 있었습니다.

또한, 그들은 원하는 재료 특성을 얻기 위해 가공 및 열처리 방법을 최적화했습니다.

이 연구의 의미는 당장의 실용적인 적용에만 국한되지 않습니다.

쉬 박사는 "이번 발견은 초탄성 재료에 대한 새로운 표준을 제시할 뿐만 아니라 재료 설계에 대한 새로운 원리를 제시하여 의심할 여지 없이 재료 과학 분야에서 더 많은 혁신을 가져올 것"이라고 덧붙였습니다.

이 획기적인 발견에 대한 자세한 내용은 2025년 2월 26일자 Nature 저널에 게재되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250227125809.htm