안녕하세요. 한만전 전문가입니다.
재료공학
Q. 이온결합과 공유결합의 물리적인 차이점
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.이온결합은 금속 원자와 비금속 원자 간의 전자 이동을 통해 형성됩니다. 금속 원자가 전자를 잃어 양이온이 되고, 비금속 원자가 전자를 얻어 음이온이 됩니다. 공유결합은 두 비금속 원자가 전자를 공유하여 형성됩니다. 원자들은 서로의 전자 껍질을 채우기 위해 전자를 공유하며, 이로 인해 결합이 형성됩니다.이온결합 물질은 고체 상태에서 규칙적인 결정 구조를 형성하고이 이온들이 격자 형태로 배열되어 있어 결합력이 강합니다.이러한 이유로 이온간의 강한 전기적 인력이 발생되고 높은 녹는점과 끓는점을 가집니다. 공유결합 화합물은 대부분 고체 상태에서 비정비결정 구조를 가지게 되어 이온결합과 반대의 특성을 가집니다.
재료공학
Q. 합금이 순수 금속보다 선호되고 있는 이유는?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.순수금속이 합금보다 선호되는것은 귀금속 계열인 금,은,플래티늄(백금) 등 이면 이 이외는 모두 사용용도에 따라 합금을 선호하게 됩니다.순수한 금속은 금속이가지고 있는 단점이 많아 실생활에 유용하게 사용하기 힘듭니다.예를들어 철은 상온에서 산소와 매우 친화적 이어서 녹이발생된 산화철 형태로 존재 하고 매우 연하여 철의 기능을 할수가 없습니다. 엿가락처럼 휘어지기 때문입니다.하여 철을 실생활에 사용하기 위해서는 탄소,규소,인,망간,황,니켈,크롬,바나듐등 을 혼합하여 기계적성질을 높게 하여 사용 합니다. 스테인레스강은 탄소,규소,인,황,망간에 니켈과 크롬을 다량 함유시켜 녹발생을 억제하거나 늦춘 강 입니다.
재료공학
Q. 어떤 금속은 가볍고 어떤 금속은 무거운 차이점이 있나요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속이나 재료의 무게 차이는 비중이 다르기 때문입니다.비중은 1cm³의 정육면체 안에 들어있는 물질의 양이 물과 비교 하였을때 얼마나 무거운지를 나타내는 지표 입니다.금속의 비중은 그 금속의 원자 구조와 밀도에 의해 결정됩니다. 원자 구조가 더 조밀하게 배열된 금속은 비중이 높습니다. 예를 들어, 납,동등은원자 구조가 조밀하여 비중이 높습니다.또 금속은 원자량이 클수록 비중이 높아집니다. 원자량이 큰 금속은 같은 부피에 더 많은 질량을 가지게 됩니다. 금속의 결정 구조도 비중을 결정하는 요인 입니다. 금속의구조는 체심 입방 구조,면심 입방 구조, 육방정계 구조등 다양한 결정 구조가 있으며, 이들 구조에 따라 원자들이 배열되며 체심 입방구조는 면심입방구조보다 비중이 더 나가게 되어 더 무겁습니다.
재료공학
Q. 유리는 쉽게 깨지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.경도가 높기 때문입니다.강도란 강함과 연함이 함께 존재하여 잘 부러지거나 깨지거나 휘어지지 않는 성질을 말하며경도는 단순하게 재료의 단단함을 나타내는 기계적 특성입니다.경도가 높다는 것은 연성이 없고 매우 단단하여 부러지거나 깨지기 쉽대는 것입니다.또한 유리는 비결정질 재료로 외부에서 충격이 가해 졌을때 그 힘이 분산되지 않고 힘을 받은 곳에 집중되어 쉽게 깨지게 됩니다.
재료공학
Q. 세라믹은 어떻게 만들어내는건가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.세라믹은 금속 양이온과 비금속 음이온 간의 결합으로 만들어진 화합물입니다.혼합된 성분에 따라 산화물, 질화물, 붕화물 또는 탄화물을 포함하며 고온에서 소결된 비금속성의 고체의 형태로 존재합니다.유리,시멘트,도자기등의 규산염 광물을 성분으로한 전통세라믹과 기계적,전기적,화학적으로 더 발전한 파인세라믹( 또는 뉴세라믹)이 있습니다. 세라믹이란 광물에 열을 가해 만든 비금속 무기 재료로 물리적·화학적 처리 및 고온 가공을 통해 내열성 내마모성 절연성 등이 우수합니다.세라믹은 비금속 무기 원료를 배합하여 정밀한 성형하고 열을 가하여 제조하는 제품 용어로 물질, 제품, 제조공정 등을 모두 나타내는 포괄적 의미로 쓰입니다.설명한 바와 같이 사기 즉 도자기, 유리,시멘트등 모두 세라믹계열로 보시면 됩니다.
재료공학
Q. 재료공학에서 '금속'과 '비금속'의 차이점과 그 특성에 대해 알고 싶어요.
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속과 비금속의 큰 차이는 표면적으로 보여지는 광택 여부 입니다.물론 물리적성질로 연성,인성등의 차이도 있습니다. 화학적으로 금속은 외곽에 1~3개의 전자를 가지고 있고 비금속은 4~8개의 전자를 가지고 있습니다. 또한 전기전도성과 열 전도성이 금속이 월등하게 높습니다.금속은 끓는점과 녹는점이 높고 비금속은 이에비해 낮습니다.금속은 대부분 상온에서 분자들이 입방격자의 구조를 이루고 있습니다.저
재료공학
Q. 금속의 결정립의 크기가 작으면 기계적 성질은?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.금속의 조직이 치밀해진다는 것은 분자간의 간격이 작아져 금속이 휘어지거나 펴지려는 저항이 많아진다는 것입니다. 기계적 성질이 커지게 됩니다. 항복강도,인장강도,굽힘강도등 모든 기계적 값이 커지게 됩니다.즉 분자간의 결합상태가 강해져 분자간의 계면이 떨어지거나 늘어나는 저항값이 올라간다는 것을 의미 합니다.이러한 계면의 저항값을 올리는 결정적 역할을 하는 윈소가 탄소 입니다.
재료공학
Q. 아주 오래전에 필기구인 펜은 잉크를 가지고 사용하는데요 잉크 원료는 뭔가요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.잉크는 안료(무기안료,유기안료)와 바인더,용매,첨가제등을 혼합하여 제조 합니다.무기안료는 천연광물 또는 천연광물을 분쇄하여 혼합물을 섞어 만듭니다. 주로 철산화물, 탄산칼슘등으로 만듭니다.아연,티타늄,철,구리,카드뮴,납 등의 금속화합물로 만들기도 합니다. 흑색 안료는 기름을 태울때 나오는 카본블랙을 많이 사용합니다.바인더는 안료를 고정시켜 종이에 붙게 만드는 역할을 하고, 용매는 바인더를 녹이고 분산시키는 역활, 첨가제는 잉크의 점도, 광택등을 조절하기위해 사용합니다.
재료공학
Q. 반도체는 전자기기에서 어떠한 역할을 하나요?
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.반도체는 도체와 절연체의 중간적 물질을 말합니다.도체란 전기가 통하는 물질을 말하며 절연체란 전기가 통하지 않는 물질을 말합니다.반도체를 사용하면 원하는 특정시간 조건에 따라 전기의 흐름을 제어 할 수 있습니다.이처럼 전기를 에너지로 작동하는 설비,기계,제품에서 반도체를 사용하면 내가 원하는 방법으로 작동하도록 조건을 주어 제어 할 수 있기 때문에 현대시대에 없어서는 안되는 소재 입니다.
재료공학
Q. Self-healing 소재에 대해서
안녕하세요. 한만전 전문가입니다.셀프 힐링 소재의 자가치료 방법은 여러가지가 있습니다.고분자 재질의 경우 분자스스로 구조가 손상되면 화학적으로 손상된구조가 다시 형태를 갖추고 결합되어 복원됩니다.이는 스스로 복구할수 있는 고분자 물질을(자기결합성 분자구조) 선택하여 제조합니다. 미생물을 이용한 셀프 힐링 기법을 사용하기도 합니다.소재를 만들때 미생물 또는 바이오물질을 혼합하여 만들고 손상이 발생되면 이 미생물들이 활성화 되어 복구되는 기법입니다. 위와 같이 화학적방법, 미생물 이나 바이오물질, 또는 자가치료물질을 캡슐에 넣어 혼합하여 제조등 여러가지 방법이 있습니다.