하늘 보면서 살자구요

복합 재료는 보통 2개의 상으로 구성되어 있다. 용매와 같이 바탕이 되는 기지상(matrix phase)과 하중을 지지하는 분산상(dispersed phase)으로 나뉜다. 복합재료를 사용하는 이유는 기계적 특성을 향상시키며 가격을 줄이거나 무게를 줄일 수 있기 때문이다. 기지상에 대하여 금속, 세라믹, 폴리머로 나뉘며 각각에 대해 분산상의 역할이 다르다. MMC(금속)에 대해서는 인장강도, 항복강도와 크리프 저항성을 높인다. CMC(세라믹)에 대해서는 임계 파괴 인성을 높인다. PMC(폴리머)에 대해서는 인장강도, 항복강도, 크리프 저항성을 높인다. 분산상도 형태에 따라 입자형, 섬유형, 구조형으론 나뉜다. 입자 강화형 대표적 예시로 콘크리트가 있다. 자갈 사이에 모래가 채우고, 여기에 철근까지 더하면..

고분자는 인장 시험에 대해 3가지 유형으로 나뉜다. 가장 잘 부서지는 취성 폴리머, 금속 재료의 거동과 유사한 플라스틱, 그리고 완전한 탄성적 거동을 하는 탄성체. 취성 폴리머의 경우 조금만 변형시켜도 바로 인장 강도까지 올라간다. 플라스틱의 경우 항복강도까지 올라갔다 비결정질 부분에서 변형이 일어난다. 이후 점차 네킹이 형성되고 인장강도까지 올라간다. 대부분 분자량이 증가하면 인장 강도도 증가한다. ($TS = TS_{\infty} - \frac{A}{\bar{M_{n}}}$) 높은 온도에서는 점성을, 중간온도에서는 고무질 거동이 함께하는 점탄성을 가진다. 플라스틱은 네킹을 형성하면 밀도와 함께 탄성 계수, 인장 강도가 늘어나고 연성이 감소하기에 일부러 Cold drawing을 한다. 이후 anneal..

고분자는 열가소성(Thermoplastics) 혹은 열경화성(Thermoset)으로 나뉜다. 열가소성은 고온에서 잘 휘어져 모양을 바꿀 수 있지만, 열경화성은 고온에서 가교를 형성하여 더 단단해진다. 그러므로 열가소성은 재활용 가능하다. 고분자는 기본적으로 탄화수소를 바탕으로 한다. 이러한 탄화수소 유기 화합물이 길게 연결된 것을 고분자라 부른다. 따라서 반복단위의 단량체로 명명한다. 폴리머 반복 단위 폴리머 반복 단위 폴리에틸렌(PE) -CH2-CH2- 폴리(염화비닐)(PVC) -CH2-CHCl- (PTFE) -CF2-CF2- 폴리프로필렌(PP) -CH2-CHCH3- 폴리스티렌(PS) -CH-CH(벤젠)- 아크(PMMA) -CH2-C(CH3)(COOCH3)- 페놀-포름알데히드 (베이크라이트) 생략 (단..

소성(firing)이라는 고온 열처리 과정을 거쳐서 재질의 특성을 얻은 것 (주로 이온 결합 화합물) (양이온) 배위수 $r_{Cation}/r_{Anion}$ (양이온) 배위수 $r_{Cation}/r_{Anion}$ 2 < 0.155 6 (ex. NaCl 팔면체) 0.414 ~ 0.732 3 0.1555 ~ 0.225 8 (ex. CsCl 육면체) 0.732 ~ 1.0 4 (ex. ZnS 사면체) 0.225 ~ 0.414 위 표를 통해 이온 반지름 비로 배위수를 예측할 수 있고 다음 표를 통해 결정 구조까지 파악할 수 있다. 결정구조 구조 형태 음이온 충진 구조 양이온 배위수 음이온 배위수 예 암염 AX FCC 6 6 NaCl, MgO, FeO 염화세슘 AX 단순입방 8 8 CsCl 삼아연광 AX F..

금속재료에 대한 변형은 탄성변형과 소성변형으로 나뉜다. 탄성변형의 정도를 넘어 소성변형으로 넘어가면 그때부터 영구변형이 시작된다. 응력은 면과 수직방향인 Tensile stress와 비스듬한 방향인 Shear stress로 나뉜다. Tensile stress $\displaystyle\sigma = \frac{F_{t}}{A_{O}}$ shear stress는 tensile과 달리 면과 평행한 방향 벡터힘으로 정의한다. Tensile과 같이 면과 수직인 방향으로의 응력변형율은 (변화된 길이) / (초기 길이)로 정의된다. $\displaystyle\varepsilon = \frac{\Delta l}{l_{0}}$ 이와 달리 shear strain은$\gamma = \tan\theta$로 계산된다. 대체로..

물질은 기본적으로 원자단위에서 운동을 하기 때문에 확산한다. 거시적으로 크게 2가지로 나뉜다. 고농도에서 저농도로 경계면 주변에서 섞이는 Interdiffusion과 유동 모자이크 구조처럼 원자의 위치만 바뀌는 Self-diffusion이 있다. 기체와 액체의 경우 브라운 운동을 통해 확산되고 고체의 경우 vacancy diffusion과 interstitial diffusion으로 나뉜다. 공공 확산은 결점인 공공에 주변 원자가 이동하게 됨으로써 이루어지는 확산이다. 따라서 그 속도는 공공의 수, 활성화 에너지에 비례한다. 침입형 확산은 용매 원자보다 용질 원자가 매우 작아 그 사이 공간을 이동하는 확산이다. 따라서 침입형 확산이 공공 확산보다 빠르게 진행된다. 그럼 확산의 속도를 계산해보자. 확산유량..

대부분의 결정질 재료는 다결정이다. 그리고 다결정에는 무조건 결함이 있을 수 밖에 없다. 결정은 핵을 통해 자라기 시작하고, 인접 결정과 만나 결정립을 형성할 때까지 성장한다. 이렇게 생기는 결정립계가 결함으로 작용한다. 결정립계는 따라서 유동성이 존재하며, 기체나 chemical이 침투할 수 있고, 여기서 화학 반응이 잘 일어난다. 이러한 불완전성 덕분에 물질에 물성이 생긴다. 0차원 점 결함 기본적으로 vacancy와 self-interstitial에 의해 plane에 distortion이 생긴다. 이러한 점 결함은 온도에 따라 변한다. 단위 부피(잠재적 공공) 당 결함수는 다음과 같이 표현할 수 있다. $\frac{N_{V}}{N} = e^{\frac{-Q_{V}}{kT}}$, $N = \sigma..

고체 재료가 원자 단위에서 결합했을때 가장 안정하고 효율적으로 쌓이려면 결정 구조를 이루게 된다. (결정을 이룬다면) 이러한 결정 구조는 반복되는 패턴이 있기 때문에 단위정(unit cell)을 이용한다. 그리고 다음과 같이 크게 7가지 3차원 격자 결정계로 나뉜다. Simple Cubic (SC) 단일 원소의 경우 Po(폴로늄)만 이 구조를 만족한다. 배위수 = 6, 격자 내 총 원자수 = 1, $a = 2R$ 원자충진율(APF) = $\frac{1×\frac{4}{3}\pi(0.5a)^{3}}{a^{3}}$ = 0.52 Body Centered Cubic (BCC) 원자들이 대각선 방향으로 맞닿아 있다. 배위수 = 8, 격자 내 총 원자수 = 2, $4R=\sqrt{3}a$ 원자충진율(APF) = $..