재료상변태는 금속 및 합금에서 온도, 응력, 조성 변화에 따라 결정구조가 변화하는 현상을 의미합니다. 특히 마르텐사이트 변태와 R상 변태는 형상기억합금의 핵심적인 물리적 현상으로, 이들 변태는 외부 자극에 따라 재료가 원래의 형태로 복원되는 특성을 부여합니다. 본 연구실에서는 Ti-Ni, Ti-Nb, Ti-Zr, Ti-Mo 등 다양한 합금계에서 상변태 거동을 체계적으로 분석하고, 변태 온도, 변형률, 초탄성 특성 등 주요 물성을 정밀하게 제어하는 방법을 연구합니다. 이러한 연구는 미세조직 제어, 열처리 조건 최적화, 합금 원소 첨가 효과 분석 등 다양한 실험적·이론적 접근을 통해 수행됩니다. 예를 들어, Fe, Cu, Ta, Zr, O, Pt 등 미량 원소의 첨가가 상변태 온도 및 변형 특성에 미치는 영향을 규명하고, 열처리 및 가공 조건에 따른 미세조직 변화와 상변태 거동의 상관관계를 밝히고 있습니다. 또한, 나노 석출물의 형성과 분포가 변태 특성에 미치는 영향, 집합조직 및 결정방위 제어를 통한 초탄성 및 변형 특성 향상 등도 주요 연구 주제입니다. 이러한 연구 결과는 형상기억합금의 고성능화, 신뢰성 향상, 다양한 응용 분야로의 확장에 기여하고 있습니다. 특히, 의료용 임플란트, 스마트 액추에이터, 안전장치, 에너지 절감형 부품 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 맞춤형 소재 개발에 중요한 역할을 하고 있습니다.

본 연구실은 생체적합성이 우수한 신소재 및 바이오메디컬 합금 개발에 중점을 두고 있습니다. 대표적으로 Ti-Nb, Ti-Zr, Ti-Nb-Zr, Ti-Nb-Ta, Ti-Nb-Zr-O 등 Ni-free 계열의 형상기억합금 및 초탄성 합금이 주요 연구 대상입니다. 이러한 합금들은 인체 내 삽입 시 알레르기 반응이 적고, 우수한 기계적 특성과 생체적합성을 동시에 만족시켜 의료용 임플란트, 교정용 와이어, 스텐트 등 다양한 바이오메디컬 응용에 적합합니다. 연구실에서는 합금 조성, 미세조직, 열처리 조건, 산소 및 기타 미량 원소 첨가에 따른 기계적 특성 및 형상기억 특성의 변화를 체계적으로 분석합니다. 예를 들어, 산소, 탄탈럼, 주석, 몰리브덴, 구리 등 원소의 첨가가 임플란트용 합금의 강도, 연성, 변태 온도, 초탄성 특성에 미치는 영향을 규명하고, 최적의 조성 및 가공 조건을 도출합니다. 또한, 미세조직 분석, XRD, SEM, TEM 등 첨단 분석기법을 활용하여 합금의 내부 구조와 특성 간의 상관관계를 심층적으로 연구합니다. 이러한 연구는 실제 임상 적용을 위한 신뢰성 평가, 장기 내구성, 피로 특성, 생체적합성 평가 등과 연계되어 진행되며, 국내외 의료기기 산업 및 바이오 소재 분야의 기술 경쟁력 강화에 크게 기여하고 있습니다.

연구실은 형상기억합금(SMA)을 활용한 다양한 스마트 소재 기반 응용기술 개발에도 주력하고 있습니다. SMA는 온도나 외부 자극에 반응하여 형태를 변화시키는 특성을 지니고 있어, 자동화, 안전, 에너지 절감, 바이오메디컬 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 본 연구실은 SMA를 이용한 자동 개폐 밸브, 동파방지 시스템, 안전장치, 스마트 액추에이터, 소방 및 방재 시스템 등 실용적이고 창의적인 제품 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, SMA의 비례제어 열처리, 통전가열, 시간 구배 열처리 등 첨단 가공 및 제어 기술을 도입하여, 기존의 단순 온오프 방식에서 벗어난 연속적이고 정밀한 구동 특성을 구현하고 있습니다. 이를 통해 스마트폰, 가전제품, 건축 안전장치, 차량 부품, 의료기기 등 다양한 분야에서 SMA의 활용 가능성을 넓히고 있습니다. 또한, 특허 출원 및 기술이전, 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과의 산업화와 실용화에도 적극적으로 기여하고 있습니다. 이러한 응용 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 신뢰성, 내구성, 경제성, 사용 편의성 등을 고려하여 진행되며, 국내외 기업 및 연구기관과의 협력을 통해 기술의 고도화와 상용화를 지속적으로 추진하고 있습니다.