우리가 몰랐던 도자기에 관한 놀라운 사실들

설명

세라믹은 가정용 도자기부터 첨단 항공우주 부품에 이르기까지 어디에나 존재합니다. 대부분의 사람들은 세라믹을 깨지기 쉬운 접시나 타일로만 생각하지만, 세라믹은 상상을 뛰어넘는 놀라운 특성을 가지고 있습니다. 세라믹을 바라보는 시각을 바꿔줄 세라믹에 대한 몇 가지 놀라운 사실을 소개합니다.

1. 세라믹은 극한의 온도에서도 견딜 수 있다.

일부 세라믹은 2,000°C(3,600°F ) 이상의 온도에서도 녹지 않고 견딜 수 있어 우주선, 제트 엔진, 산업용 용광로 등에 필수적으로 사용됩니다.

2. 강철보다 더 단단하다

탄화규소 및 탄화붕소와 같은 특정 세라믹은 지구상에서 가장 단단한 재료 중 하나로, 강철보다 단단하며 인성 면에서 다이아몬드 바로 뒤에 있습니다.

3. 방탄 방탄복에 사용되는 세라믹

알루미나와 탄 화붕소로 만든 고급 세라믹 플레이트는 가벼우면서도 총알을 막을 수 있을 만큼 강하기 때문에 방탄복의 핵심 구성 요소로 사용됩니다.

4. 의료용 임플란트에서 중요한 역할을 합니다.

지르코니아 및 하이드록시아파타이트와 같은 세라믹 소재는 생체 적합성과 내구성으로 인해 치과 크라운, 고관절 교체 및 뼈 이식에 사용됩니다.

5. 일부 세라믹은 투명합니다.

알루미늄 옥시니트라이드(ALON)와 같은 특수 세라믹은 투명하고 유리보다 강해 장갑 창문과 첨단 광학 장치에 사용됩니다.

6. 전자제품에 사용되는 세라믹

스마트폰, 노트북, TV에는 모두 세라믹의 뛰어난 전기 저항으로 인해 커패시터, 반도체, 절연체 등 세라믹 부품이 포함되어 있습니다.

7. 최초의 인공 재료 중 하나였던 세라믹

인류는 1만 년 이상 세라믹을 만들어 왔으며, 고대 문명에서는 도자기, 도구, 초기 형태의 필기용 태블릿에 세라믹을 사용했습니다.

8. 도자기는 생각보다 더 단단하게 만들 수 있습니다.

도자기와 같은 전통적인 세라믹은 깨지기 쉽지만, 엔지니어링 세라믹은 충격에 강하도록 설계할 수 있어 항공우주 및 군사 분야에 유용하게 사용될 수 있습니다.

9. 오염을 줄이는 데 도움이 됩니다

세라믹 필터는 공기 및 수질 정화 시스템뿐만 아니라 차량 배기가스를 줄이는 촉매 변환기에도 사용됩니다.

10. 일부 세라믹은 스스로 치유할 수 있다.

과학자들은 시간이 지남에 따라 작은 균열을 복구할 수 있는 자가 치유 세라믹을 개발하여 항공기 및 기타 고강도 애플리케이션에 유용하게 사용하고 있습니다. 세라믹, 각 재료가 특정 사용 사례에 전략적으로 선택되는 이유를 강조합니다. 자세한 내용은 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 확인하세요.

고급 세라믹: 알루미나, 지르코니아, 그리고 그 너머

-알루미나(Al₂O₃)

알루미나 또는 알루미늄 산화물은 경도, 내마모성 및 우수한 전기 절연성으로 널리 사용되는 고급 세라믹입니다. 고온을 견딜 수 있어 용광로 부품 및 내화물에 이상적입니다. 전자 제품에서 알루미나는 열 안정성으로 인해 집적 회로의 기판으로 사용됩니다. 의학에서는 생체 적합성 덕분에 치과 및 정형외과 임플란트에 필수적으로 사용됩니다.

--지르코니아(ZrO₂)

흔히 '세라믹 스틸'이라고 불리는 지르코니아는 뛰어난 인성과 균열 저항성으로 높은 평가를 받고 있습니다. 구조용 세라믹, 치과 크라운 및 고관절 치환술에 사용되는 지르코니아는 반복적인 스트레스에도 파손 없이 견딜 수 있습니다. 미적 특성이 뛰어나 치과 수복물에 이상적이며, 단열성이 뛰어나 자동차 및 항공우주 분야에 적합합니다.

--질화붕소(BN)

'백색 흑연'으로 알려진질화붕소는 높은 열전도율과 전기 절연성을 결합하여 전자제품 및 열 관리에 매우 중요한 역할을 합니다. 최대 1000°C까지 산화에 견디며 야금 및 유리 제조와 같은 고온 공정에서 윤활제 및 이형제 역할을 합니다.

--붕소 카바이드(B₄C)

탄화붕소는 가장 단단한 재료 중 하나로 갑옷 도금, 방탄 조끼, 차량 보호 장갑에 사용됩니다. 또한 가볍고 경도가 우수하여 연마 블라스팅, 절삭 공구 및 내마모성 산업 부품에 필수적으로 사용됩니다.

자주 묻는 질문

세라믹이 의료용 임플란트에 적합한 이유는 무엇인가요?

알루미나 및 지르코니아 같은 세라믹은 생체 적합성과 화학적 안정성을 갖추고 있으며 마모와 부식에 강해 임플란트에 이상적입니다.

세라믹은 항상 깨지기 쉬운가요?

전통적인 세라믹은 부서지기 쉽지만 지르코니아 같은 고급 세라믹은 인성을 위해 설계되어 취성을 크게 줄였습니다.

질화 붕소는 흑연과 어떻게 다른가요?

흑연과 달리 질화붕소는 우수한 전기 절연체이지만 윤활 특성과 열전도율은 여전히 비슷합니다.

붕소 카바이드가 갑옷에 사용되는 이유는 무엇인가요?

탄화붕소는 경도와 탄도 저항성이 뛰어나 충격 에너지를 효율적으로 흡수하고 분산시켜 탁월한 보호 기능을 제공합니다.

세라믹은 전기를 전도할 수 있나요?

대부분의 세라믹은 전기 절연체이지만 전도성 산화물과 같은 특정 특수 세라믹은 실제로 전기를 효과적으로 전도할 수 있습니다.