[한국기술뉴스] 경상국립대학교 나노·신소재공학부 남태현교수 연구팀은 우수한 형상회복변형율을 동시에 구현하는 인공 생체 재료를 개발했다. 개발된 기술은 경상국립대학교 산학협력단을 통해 2018년 08월 30일 특허를 출원(출원번호 제1020180102466호)했다. 특허 명칭은 '의료용 형상 기억 합금, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 인공 생체 재료'이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

골절치료용 타이타늄합금 임플란트는 강도가 높아 하중 지탱 능력은 우수하지만 자연 뼈의 비선형 초탄성 변형거동과는 상이한 변형거동을 나타내기 때문에 기계적 적합성이 낮은 단점이 있습니다. 타이타늄합금 임플란트의 기계적 적합성을 향상시키기 위해 비선형 초탄성 변형거동을 나타내는 Ti-Nb계 합금이 개발되었지만 강도가 낮다는 문제가 있습니다. 따라서 높은 강도와 우수한 비선형 초탄성 변형거동을 동시에 갖는 합금 개발이 요구되어 왔습니다.

경상국립대학교 연구팀은 1.0 GPa 이상의 인장 강도를 가지면서 7% 급의 형상회복변형율을 동시에 갖는 티타늄합금을 설계하고 제조하는 기술을 개발하였습니다.

Zr의 농도는 30~50at%, Nb의 농도는 0~10at%, Sn의 농도는 0~3at%인 준안정 베타 상태가 되는 Ti-Zr-Nb-Sn 합금을 설계하고 아크용해한 후, 균질화열처리하고 냉간압연하여 판재로 가공하였습니다. 냉간가공한 판재에 대해 어닐링열처리와 시효처리하였습니다. 적정온도 어닐링 열처리에 의해 인장강도는 1 GPa 이상이 되었고, 7% 이상의 형상회복변형율을 나타내어, 고강도와 우수 형상회복변형율을 동시에 구현할 수 있는 합금조성과 열처리조건을 확립하였습니다.

본 기술에서 도출된 조성의 합금과 열처리조건을 이용해 제조된 임플란트는, 고강도와 비선형초탄성 변형거동을 동시에 나타내기 때문에 우수한 골절치료 성능을 나타낼 것으로 기대됩니다. Ti-Zr-Nb-Sn 합금제조 기술은 탄성계수 조절기술과 결합되어 경질 또는 연질 뼈 질환 치료에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다.