스마트 재료

스마트 재료, 지능성 재료, 지능 재료, 스마트 머티리얼(smart material), 반응성 재료는 응력, 수분, 전기장 또는 자기장, 빛, 온도, pH 또는 화학 화합물과 같은 외부 자극에 의해 제어된 방식으로 하나 이상의 특성이 크게 변할 수 있도록 설계된 재료이다. 스마트 재료는 센서와 액추에이터, 또는 인공 근육, 특히 전기 활성 고분자 (EAP)와 같은 많은 응용 분야의 기반이 된다.

 종류 

여러 가지 유형의 스마트 재료가 있으며, 그중 일부는 이미 흔하게 사용된다. 몇 가지 예시는 다음과 같다.
 압전 재료는 응력이 가해질 때 전압을 생성하는 재료이다. 이 효과는 역방향으로도 적용되므로, 샘플에 걸쳐 전압이 가해지면 샘플 내부에 응력이 발생한다. 따라서 이러한 재료로 적절하게 설계된 구조물은 전압이 가해질 때 구부러지거나, 확장되거나, 수축할 수 있다.
 형상기억합금과 형상기억고분자는 온도 변화나 응력 변화(의탄성)를 통해 큰 변형을 유도하고 회복할 수 있는 재료이다. 형상기억 효과는 각각 마르텐자이트 상 변화와 고온에서 유도된 탄성으로 인해 발생한다. 일반적인 예시는 니티놀이다.
 태양광 재료 또는 광전자 재료는 빛을 전류로 변환한다.
 전기 활성 고분자 (EAP)는 전압 또는 전기장에 의해 부피가 변한다.
 자기변형 재료는 자기장의 영향을 받아 모양이 변하고, 기계적 응력의 영향을 받아 자화가 변한다.
 자기 형상 기억 합금은 자기장의 상당한 변화에 반응하여 모양이 변하는 재료이다.
 스마트 무기 고분자는 조절 가능하고 반응성 있는 특성을 보인다.
 pH-민감성 고분자는 주변 매체의 pH가 변할 때 부피가 변하는 재료이다.
 온도-반응성 고분자는 온도에 따라 변화를 겪는 재료이다.
 할로크로미즘 재료는 산성도 변화의 결과로 색깔이 변하는 흔히 사용되는 재료이다. 제안된 한 가지 응용 분야는 밑의 금속에서 부식을 나타내기 위해 색깔을 바꿀 수 있는 페인트이다.
 변색 시스템은 전기적, 광학적 또는 열적 변화에 반응하여 색깔이 변한다. 여기에는 전압 인가 시 색깔이나 불투명도가 변하는 전기변색 재료(예: 액정 디스플레이), 온도에 따라 색깔이 변하는 열변색 재료, 그리고 빛에 반응하여 색깔이 변하는 광변색 재료(예: 밝은 햇빛에 노출되면 어두워지는 감광성 선글라스)가 포함된다.
 자성 유체는 자성 유체(자석과 자기장에 의해 영향을 받음)이다.
 광기계 재료는 빛에 노출될 때 모양이 변한다.
 폴리카프로락톤 (다형체)은 뜨거운 물에 담가 성형할 수 있다.
 자체 치유 재료는 정상적인 사용으로 인한 손상을 수리하는 고유한 능력을 가지고 있어 재료의 수명을 연장시킨다.
 유전체 탄성중합체 (DE)는 외부 전기장의 영향을 받아 큰 변형(최대 500%)을 생성하는 스마트 재료 시스템이다.
 자기열량 재료는 변화하는 자기장에 노출될 때 가역적인 온도 변화를 겪는 화합물이다.
 열전 재료는 온도 차이를 전기로 변환하거나 그 반대로 변환하는 장치를 만드는 데 사용된다.
 화학 반응성 재료는 외부 화학 또는 생물학적 화합물의 영향을 받아 크기나 부피가 변한다.Chemoresponsive Materials /Stimulation by Chemical and Biological Signals, Schneider, H.-J.; Ed:, (2015)The Royal Society of Chemistry, Cambridge https://dx.doi.org/10.1039/97817828822420

 같이 보기 
 스마트 고분자
 프로그래밍 가능한 물질
 센서
 액추에이터
 인공 근육
 열 유도 형상기억 효과 (고분자)
 공유 결합 적응형 네트워크 / 비트리머

 각주 

 외부 링크 
 스마트 재료 도서 시리즈, 왕립화학회

분류:인공재료