형상기억합금(SMA, Shape Memory Alloy)은 특정한 온도에서 변형된 형태로 돌아갈 수 있는 특성을 가진 금속 합금이다. 이 합금은 주로 니켈(Ni)과 티타늄(Ti)의 조합으로 이루어져 있지만, 다른 금속들이 추가될 수도 있다. 형상기억합금은 고온에서 원래 형태로 복원되는 '형상 기억'과 저온에서 변형된 상태를 유지하는 '형상 변형'을 반복할 수 있는 능력을 지닌다. 이러한 특성 덕분에 이 합금은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다.

형상기억합금의 원리는 결정 구조와 긴밀하게 연관되어 있다. 이 합금은 온도 변화에 따라 두 가지 결정 구조인 '오르토롬빔 결정'과 '염화 결정' 간 전환이 가능하다. 특정 온도에서 이 합금은 원래의 형태로 돌아가려 하고, 저온에서는 변형된 구조를 유지한다. 이러한 전환은 금속 내 원자들 간의 위치 변화에 의해 발생하며, 이 과정에서 열 에너지가 사용된다. 따라서 형상기억합금은 열에 의한 에너지 변환이 중요한 역할을 한다.

형상기억합금의 응용 가능성은 매우 다양하다. 자주 사용되는 분야로는 의료 기기, 항공우주 공학, 로봇 기술 등이 있다. 예를 들어, 의료 분야에서는 형상기억합금을 이용한 스텐트가 혈관 내 삽입된 후 온도가 상승하면 원래의 형태로 확장되어 혈관을 지지하는 방식으로 활용된다. 항공우주 분야에서는 비행기의 플랩이나 루버 시스템에 사용되어 비행기 조종 시 공기 저항을 줄이고 연료 효율성을 높이는 데 기여한다.

형상기억합금의 장점은 그 특성 덕분에 복잡한 기계적 구조를 간소화할 수 있다는 점이다. 또한, 고온 환경에서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있어 극한의 환경에서도 사용이 가능하다. 그러나 이 합금의 단점으로는 고온에서의 작용 주기를 지나치게 길게 하는 경우 성능저하가 발생할 수 있고, 가격이 다소 비쌀 수 있다는 점이 있다. 이러한 특성들을 고려했을 때, 형상기억합금은 앞으로도 다양한 산업 분야에서 지속적으로 발전하고 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.