세라믹 복합재료가 극한의 환경에서 구조적 안정성을 유지하는 이유는??

Question

안녕하십니까.

세라믹 소재의 경우 고온에서도 강하고 부식에도 강한 특성들이 보통은 가집니다. 세라믹 복합재료가 극한 환경에서 구조적 안정성을 유지하는 이유는 무엇인지 전문가 분들의 의견 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 진태규 전문가입니다.

세라믹 재료들이 가지고 있는 장점으로는 내마모성, 고강도와 경도, 높은 용융점, 낮은 밀도 등을 들 수 있는데 반면에 낮은 파괴 인성과 취성, 그리고 열

충격에 약한 것이 큰 단점입니다. 그래서 세라믹 기지에 실리콘, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 등의 산화물, 질화물, 탄화물 등을 복합화 합니다. 탄소와 탄소섬유도 복합재료로 사용합니다. 이와 같은 복합재료는 세라믹 단일 재료에 비해 외부 힘에 의해 크랙이 발생할때 섬유가 세라믹 재료간 미끄러지는것을 다리 역할을 하면서 방지하여 세라믹의 취성을 보조해주는 역할을 합니다.

그래서 세라믹의 기존 특징인 고내열성, 고강도에 인성과 취성을 증가시켜 줍니다

Answer 2

안녕하세요. 한만전 전문가입니다.

세라믹은 일반적인 금속결합이 아닌 화학적 이온결합을 하고 있어 외부의 온도에 변형이 극히 적은 안정성을 유지 합니다. 세라믹의 융점은 2천도이기 때문에 고온안정성 또한 좋습니다.

이온결합을 끊기 위해서는 일반적인 에너지보다 매우 높은 에너지가 필요 합니다. 하여 외부의 스트레스에도 안정성을 유지 합니다.

세라믹이 극한의 환경에서 구조적 안정성을 유지 할수 있는거은 이온결합을 바탕으로 한 강력한 화학적결합과,화학적 안정성,높은용융점 때문입니다.

Answer 3

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

세라믹 복합재료 관련 연구를 좀 해본 경험으로 요즘 재료들 보면 복합적으로 연구를 많이합니다. 금속공학이라해서 금속만 하는것도 아니고 세라믹 공학이라고 해서 세라믹만 하는 것이 아니죠. 각 재료들의 장점들을 동시에 확보할 수 있게 되는 그런 장점을 가지는 것이죠. 세라믹 자체는 말씀하신 것 처럼 고온 안정성과 내식성이 상당히 우수한 소재군이지만 반대로 취성이 커서 충격에 약합니다. 취성은 쉽게 말하면 잘 깨지기 쉬운 그런 성질이라고 보시면 됩니다. 섬유나 입자 보강제 같은 것을 도입해서 균열의 전파를 억제하고 인성을 향상시키는 등의 디자인이 가능한 것이죠.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

세라믹 복합재료는 세라믹의 높은 융점과 화학적 안정성에 더해 강화섬유나 금속 입자를 결합시켜 열충격 저항과 인성을 크게 높이기 때문입니다 이러한 복합 구조는 균열이 발생해도 내부에서 에너지를 분산시켜 파손을 억제해 안정성이 높습니다