김재일 연구실은 신소재공학 분야에서 재료상변태와 형상기억합금에 대한 심층적인 연구를 수행하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 Ti-Ni, Ti-Nb, Ti-Zr, Ti-Mo 등 다양한 합금계에서 상변태 거동, 미세조직 제어, 열처리 및 가공 조건 최적화, 원소 첨가 효과 분석 등 재료의 근본적인 물리적·화학적 특성을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 형상기억합금의 변태 온도, 변형률, 초탄성 특성 등 핵심 물성을 정밀하게 제어하는 기술을 개발하고 있습니다. 특히, 생체적합성이 우수한 Ni-free 계열의 형상기억합금 및 초탄성 합금 개발에 집중하여, 의료용 임플란트, 교정용 와이어, 스텐트 등 바이오메디컬 분야에서 요구되는 고성능 신소재를 연구합니다. 산소, 탄탈럼, 주석, 몰리브덴, 구리 등 다양한 원소의 첨가가 합금의 기계적 특성과 생체적합성에 미치는 영향을 체계적으로 분석하며, 미세조직 분석, XRD, SEM, TEM 등 첨단 분석기법을 활용하여 재료의 내부 구조와 특성 간의 상관관계를 심층적으로 규명하고 있습니다. 또한, 형상기억합금을 활용한 스마트 소재 기반 응용기술 개발에도 주력하고 있습니다. SMA를 이용한 자동 개폐 밸브, 동파방지 시스템, 안전장치, 스마트 액추에이터 등 다양한 실용적 제품을 개발하며, 비례제어 열처리, 통전가열, 시간 구배 열처리 등 첨단 가공 및 제어 기술을 도입하여 연속적이고 정밀한 구동 특성을 구현하고 있습니다. 이를 통해 스마트폰, 가전제품, 건축 안전장치, 차량 부품, 의료기기 등 다양한 산업 분야에서 SMA의 활용 가능성을 넓히고 있습니다. 연구실은 산학협력, 특허 출원, 기술이전, 정부 및 산업체 연구과제 수행 등 활발한 대외 협력 활동을 통해 연구성과의 산업화와 실용화에 적극적으로 기여하고 있습니다. 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성, 내구성, 경제성, 사용 편의성 등을 고려한 연구를 지속적으로 추진하며, 국내외 기업 및 연구기관과의 협력을 통해 기술의 고도화와 상용화를 이루고 있습니다. 이와 같은 연구실의 다양한 연구 활동과 성과는 신소재공학 및 바이오메디컬 소재 분야의 학문적 발전뿐만 아니라, 첨단 산업 현장에서의 혁신적인 기술 개발과 국가 경쟁력 강화에도 크게 이바지하고 있습니다.