파인세라믹스

목차

1. 새로운 석기시대의 개막

2. 다체로운 전자적 기능의 운용

3. 세라믹스의 미래도

4. 특성을 낳는 세라믹스의 구조

5. 세라믹스를 만든다

본문내용

다.
위의 4가지 구조적인 요건을 충족시키는 물질에는 실리카와 실리카에 소다나 라임을 한 것, 실리카유리에 무수붕소를 가한것 등이 있다.
3. 가루
세라믹스의 가루는 그 자체로 사용될 뿐만 아니라, 소결체의 원료로 사용된다.
◎ 서브마이크론의 입자지름을 갖는 세라믹스가루를 만드는 방법은 다음과 같다.
-기상반응법: 금속을 고온에서 증발시켜 기상에서 산화, 탄화, 질화등의 반응을 일으켜 미립자를 안개모양으로 생성시키는 것이다.
-분무건조법: 대량으로 미립자를 제조하고 싶을 때는 수용액으로부터의 침전반응을 사용하는데, 수용액을 분무기로 급속히 뿜어내면 안개의 상태 그대로 건조하게 되어 구상의 미립자가 얻어지는데 이것을 ‘분무건조법’이라 한다.
◎ 자기테이프용 미세분말
세라믹스의 분체의 형상, 치구사 그대로 제품의 특성에 영향을 미치는 대표적인 예다.
4. 단결정
단결정에는 소결체에 존재하는 입계가 없다. 따라서 어느 부분을 취하여도 균일하며 물질 본래의 특성이 발휘된다.
◎ 단결정을 만드는 방법에는 다음의 방법들이 있다.
- 융용법: 물질을 융점 이상으로 가열하여 용융상태로 하고, 융액을 냉각하는 과정에서 종자결정에 접촉시켜, 종자 위에 고체를 석출시키면서 결정을 성장케하는 방법이다.
-화염용융법: 원료의 미세한 분말을 씨앗 결정위에 쌓아놓고, 그 부분을 불꽃으로 가열하여 용융시킨다. 씨앗 결정을 천천히 밑으로 이동시키면 용융된 부분이 조금씩 냉각 되어 고체로써 씨앗결정 위에 성장한다. 알루미나, 티타니아 등 높은 융점에서 단단한 산화물의 단결정을 만드는데 적합하다.
-베르뇌유법: 용기를 사용하지 않으므로 불순물의 혼입이 적다. 형상은 보울이라 불리는 막대모양이기 때문에 원하는 형상으로 하려면 절삭, 연삭, 연마등의 가공이 필요하다.
-인상법: 용윤된 액면에 씨앗결정을 접촉시켜 씨앗결정을 천천히 끌어올리는 방법니다.
-EFG법: 처음부터 단결정을 원하는 형상으로 제조하려는 목적으로 개발된 방법이다. 융액에 융점이 높고 내식성이 있는 금속으로 만들어진 틀을 얹으면, 모세관현상으로 액이 올라간다. 선단에 결정이 생성되도록 온도분포에 차를 두면 금속틀의 형상 그래도의 단결정이 끌어올려지게 된다.
-수열법: 물에 대해 물질이 용해 하는 성질을 이용한 단결정 합성법이다. 물에 대한 물질의 용해도는 온도가 높을수록 크므로 용기속에 온도차를 두어 고온부에서 용해한 성분을 저온부의 종자결정 위에 석출시킨다. 이 방법으로 수정이 만들어진다.
5. 다공질체
다공질체를 제조하는 방법은 구멍의 크기에 따라서 달라진다.
◎ 다공질체를 제조하는 방법은 다음과 같다.
-제오라이트처럼 결정구조 그 자체가 공동을 갖는 물질을 인공적으로 합성하는 방법이다.
-수화물, 수산화물 , 탄산염 등을 가열 분해하여 산화물 하는 방법이다.
-세라믹스의 원료가루를 소결시킬 때 치밀해지는 중간단계의 것이 다공질체가 된다.
◎ 분자수준의 체치기
균질하다고 생각되는 유리에도 완만한 성분의 분포가 있다. 붕규산소다유리에서는 실리카성분이 짙은 부분과 붕산소다 성분이 짙은 부분이 있다. 농도차를 크게 하도록 하는 열처리를 한다음 산처리를 하면, 실리카가 많은 부분만이 뼈대로 남고, 붕산소다가 모인 부분은 구멍이 된다.
구멍속에 모노머를 함침시킨 다음 중합시키면 무기와 유기의 복합재료가 만들어 진다.
◎ 2차전 자배증관
2차전 자배증관은 레이저 광선이나 전자빔을 사용하여 1마이크론 정도까지의 작은 구멍을 똑바로 뚫은 구멍을 사용한다. 이것은 관 양 끝에 높은 전압을 가한 상태에서 마이너스 쪽으로부터 전자를 넣으면 부딪친 곳에서 1개의 전자가 수개의 전자를 방출한다. 이 수개의 전자가 다시 각각 수개의 전자를 방출하는 원리이다.
6. 박막
세라믹스로 많은 박막이 만들어 지고 있는데 그 방법은 다음과 같다.
-화학증착법(CVD): 막으로 만들고 싶은 물질의 구성원소를 기화하기 쉬운 물질로 바꾸어 가스로 수송하고 다른가스와 반응시켜 생성되는 고체상을 기판위에 쌓이게 하여 막으로 만드는 방법이다.
-스파터링법: 이온을 고체표면에 충돌시키면 원자, 분자, 이온이 방출되는 것을 이용하여 이것을 기판위에 받아 막으로 하려는 방법이다.
-스프레이를 뿌려주는 방법으로 박막을 만들기도 하는데, 열분해 하기 쉬운 물질을 스프레이로 가열된 판 위에 뿜어대면 판위에 막이 형성된다.
7. 섬유
섬유형태로 사용되고 있는 세라믹스에는 여러 가지가 있는데, 그 종류와 제조법은 다음과 같다.
-실리카섬유: 고순도의 실리카유리의 덩어리를 만든 후 가열하여 연하게 변화시켜 늘인다.
-유리섬유: 유리를 용융하여 백금으로 만든 용기바닥에 뚫은 작은 구멍으로부터 점성이 있는 액체로 끄집어 내어, 급속히 냉각하여 고화시키는 방법으로 만든다.
-알루미나: 레이용등의 섬유화하기 쉬운 고분자 재료로 섬유의 형상을 만들고 알루미늄 화합물을 함침시켜, 섬유의 형상을 부서지지 않게 굽는다.
-EFG법을 응용하여 섬유를 만들수도 있는데, 관모양의 틀로부터 결정을 끌어 오리면 연속된 섬유가 얻어지는 것이다.
-탄화규소: 탄소와 규소를 함유하는 유기고분자 화합물로 섬유를 만들고, 이것을 진공 또는 불황성가스 속에서 가열처리 한다.
맺음말
지금까지 알아본 ‘세라믹스‘에 대하여 정리하면 다음과 같다.
세라믹스(ceramics)란, 인위적으로 불을 써서 만든 비금속 무기질 고체재료이다. 비금속 무기질 고체란 돌이다. 재료라는 것은 물질을 사용목적에 맞추어 희망하는 형태, 즉 연장 또는 용기로 만든 것이다. 인위적으로 불을 썼다고 하는 것은 인공을 의미한다. 즉 세라믹스는 인공석기인 것이다.
세라믹스는 비금속이기 때문에 녹슬 염려가 없고, 무기질이므로 붙에 타지 않는다. 또한 돌이기 때문에 단단하며, 인공이므로 희망하는 형태로 만들 수 있다. 따라서 세라믹스는 ‘녹이 슬지 않으며’. ‘타지않고’. ‘단단하며’, ‘희망하는 형상으로 만들 수 있다’ 라는 조건을 갖춘 재료이다.
다양성이 풍부한 뛰어난 기능을 가지고 있는 세라믹스는 다양한 분야에 이용되고 있다. 세라믹스의 결점을 보완하고 노하우를 축적해 간다면, 현재 보다 더 많은 분야에 사용될 수 있을 것이라 예상한다.

키워드

파인세라믹스,   야나기다 히로아키 ,   전파과학사,   세라믹스구조,   세라믹스기원