세라믹 소재에는 어떤 단점과 장점이 있나요?

Table Of Content

• 도자기 재료에는 어떤 단점과 장점이 있을까요?
  • 서론
  • 1. 정의
  • 2. 특성
  • 3. 장단점

도자기 재료에는 어떤 단점과 장점이 있을까요?

서론

학교에서 역사 선생님이 잉카 이전 문화권의 도자기 형태를 설명할 때나, 꽃병을 떠올렸을 때, 도자기가 깨지기 쉬운 물건이라는 것을 알았을 때처럼 "도자기"라는 용어를 들어본 적이 있을 것입니다. 그러나 "세라믹"이라는 용어는 훨씬 더 복잡하며 타일, 유리, 내화 재료 등과 같은 다른 유형의 재료도 포함합니다. 본 글에서는 다양한 활동에 사용되고 활용되는 세라믹 재료의 화학적 배경과 일상생활에 유용한 물품을 포함하는 세라믹 재료의 특정 측면에 대해 설명합니다.

1. 정의

세라믹 재료는 금속 및 비금속 원소가 주로 이온 결합 및/또는 공유 결합으로 연결된 무기 고체이며, 일부는 고온에 노출되어 단단하고 불연성이며 산화되지 않는 구조를 형성합니다. 세라믹 재료는 결정질, 비결정질 또는 유리-세라믹(위에서 언급한 두 가지의 조합)일 수 있습니다.

2. 특성

기계적 특성: 세라믹 재료는 구성 원자 간의 결합 유형(이온 결합/공유 결합)으로 인해 실온에서 단단하고 취성을 띱니다. 또한, 고온에서는 결정립계가 미끄러질 수 있기 때문에 변형이 가능합니다.

자기적 특성: 일반적으로 세라믹 재료는 페라이트와 가넷(강자성 세라믹이라고도 함)을 제외하고는 이러한 특성을 갖지 않습니다.

전기적 특성: 대부분의 세라믹 재료는 유전 강도가 높고 유전 상수가 낮아 전기 절연체입니다. 다른 세라믹 재료는 분극이 쉬운 등 다른 유전 특성을 가지고 있습니다.

열적 특성: 거의 모든 세라믹 재료는 강한 (이온/공유) 결합으로 인해 열전도도가 낮습니다. 이러한 재료에서 공유 결합대와 전도대 사이의 에너지 차이는 전자가 전도대 쪽으로 여기되기에 너무 커서 열 절연체로 사용하기에 적합하지 않습니다.

3. 장단점

위에서 언급했듯이 세라믹 소재는 원자 사이에 강한 이온 결합 및/또는 공유 결합이 특징입니다. 이로 인해 높은 경도를 가질 뿐만 아니라, 강한 결합으로 인해 전자의 자유로운 이동이 어려워 전기 및 열 전도도가 제한되어 우수한 열 및 전기 절연체이기도 합니다. 이로 인해 세라믹 소재는 높은 녹는점을 가지게 되는데, 이는 결합을 끊기 위해 높은 열 공급이 필요하기 때문입니다.

반면에 세라믹 소재는 화학적 안정성이 우수하여 산화 과정에서 발생하는 것과 같은 공격적인 물질에 대한 내성을 지닙니다. 또한, 대부분의 세라믹은 금속 및 비금속 원소로 구성되어 있기 때문에 이전에 부식된 소재로 간주될 수 있으므로 부식성 부품에 대한 내성을 지닙니다.

그러나 이러한 유형의 소재는 취성과 같은 몇 가지 단점을 가지고 있습니다. 즉, 원자 결합이 끊어지지 않고는 원자를 움직일 수 없기 때문에 쉽게 부서지는 경향이 있습니다. 결과적으로, 원자는 쉽게 소성 변형될 수 없고(연성 감소), 인장 하중을 견디는 능력이 제한됩니다(인성 저하).

요약하자면, 다음 표는 주요 장단점을 보여줍니다.