[세라믹산업협력단 카드뉴스⑥] 세라믹의 특징1

‘왜 도자기는 깨지고, 금은 깨지지 않는걸까?’

속성으로 보는 현대산업 대표 소재의 차이점!

[세라믹의 특징]

내용은 한국재료연구원이 발간한 ‘세라믹아 놀자’에서 발췌하였습니다.

-세라믹의 장점

열에 잘 견디는 ‘내열성’

가볍고 표면이 단단한 ‘경질성’

녹슬지 않고 화학물질에도 잘 견디는 ‘내식성’과 ‘내마모성’

굳기 전에 다양한 모양을 만들 수 있는 ‘가소성’

전통세라믹의 단점을 보완한 ‘파인세라믹’의 등장으로

전기를 가하면 길이가 변하는 ‘압전성’,

전기저항이 ‘0’이 되는 ‘초전도성’과

빛으로 유해 물질을 분해하는 ‘광분해성’ 등,

전자기적 특징도 갖게 됐어요.

-세라믹의 단점

외부에서 충격을 가했을 때, 깨지는 ‘취성’

제품을 만든 뒤 모양이나 성질을 바꾸기 어려운 ‘비가역성’

도예가가 도자기를 만들 때 마음에 안 들면

망치로 깨버리는 모습 많이 보셨죠?

여기서 확인할 수 있는 성질!

휘어지는 ‘쇠’와 다르게 도자기, 유리와 같은

세라믹은 충격에 의해 깨져요.

이러한 세라믹의 성질은 에너지 흡수에

도움이 돼 방탄 소재로 활용되고 있어요.

최근에는 ‘취성’을 극복하기 위해 밀도를 크게 하거나

여러 겹으로 압축한 ‘내취성 세라믹’이 개발됐어요.

-세라믹 소결

소결이란 고체의 분말가루를 눌러서, 단단하게 만든 다음

녹는점에 가깝게 가열한다는 뜻이에요.

이렇게 가열하면 한 덩어리가 되는데 각종 세라믹을 만들거나,

녹였을 때 혼합되지 않는 금속과 세라믹을 섞어 복합재료를 만들 때 사용해요.

-세라믹의 가공

세라믹 코팅은 대표적인 세라믹 가공 기술이에요.

주변에서 흔히 보는 프라이팬이나 고온에 잘 부식하는 강한 반도체 등에 사용해요.

특징으로는 표면이 단단하고, 열과 부식에 강하며 잘 마모되지 않는 점이 있어요.

세라믹 코팅이 가능한 물체는 목재, 섬유, 플라스틱, 금속까지

거의 무제한에 가까울 만큼 폭이 넓어요.

심지어 치아까지도 세라믹 코팅이 가능해요.

-삼국지에 관우가 있다면, 소재엔 세라믹이?

독특한 개성으로 지금까지 사랑받고 있는 삼국지의 유비, 관우, 장비!, 이 세 캐릭터가 현대 산업 3대 소재와 닮아 있다는 것을 알고 계시나요?

부드럽고 지도력이 뛰어나지만, 마음이 약한 울보유비는 폴리머,

성격이 불같고 단단해 장비는 금속과 비슷한 면이 있어요.

강하고 대담하며 중용의 미덕을 갖춘 관우는 세라믹을 떠올리게 하죠.

유비와 장비의 단점을 보완하는 모습이 다양한 소재들의 가교역할을 하는 세라믹과 닮아 있어요. 어떤 특징 때문일까요?

-금속 vs 세라믹

금속은 내부에 ‘자유전자’가 있어, 길게 뽑는 ‘연성’과 얇게 펴는 ‘전성’을 지니고 있어요.

자유전자로 인해 충격을 받으면 원자의 배열을 조금씩 비틀어 휘어지게 돼요.

반면, 세라믹은 자유전자가 없기 때문에 전기가 잘 통하지 않고 깨지는 것이죠.

세라믹은 금속과 비금속 원소의 조합으로 구조가 매우 복잡하고 다양해요.

금속결합만큼이나 매우 강하게 결합하여 높은 강도와 녹는점을 갖게 됐어요.

자유전자가 없기 때문에 전기가 잘 통하지 않거나 잘 깨져요.

-세라믹의 코팅

세라믹을 코팅하는 기법 중엔 물체의 표면을 레이저로 코팅하는 방식이 있어요. 금속·플라스틱 등을 이용하여 작은 부품을 만든 다음 세라믹 코팅으로 표면이 단단하고, 부식에 강하게 만들죠. 세라믹 특성을 가질 수 있도록 하는데 유용해요.

주방용품, 반도체, 건설 내외장재, 로켓엔진까지

기존의 특성에 세라믹 특성까지 추가할 수 있게 되어 활용도가 더 커진 세라믹, 미래에 어떤 분야에서 더 활용될까요? 우리 삶 속에서 적재적소에 쓰일 수 있도록 관심 부탁드려요.