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금속보다 가벼우면서 강도가 높은 재료?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.대표적으로 탄소를 포함하는 소재들이 있습니다. 예를 들면, 그래핀이나 탄소나뉴 튜브가 있습니다. 그래핀은 탄소가 육각형형태로 결합하여 형성되는 레이어가 적층된 형태이고, 탄소나노튜브는 그래핀 레이어가 말려서 튜브 형태가 된것과 같은 형태를 갖습니다.이러한 특유의 육각형 그물구조 때문에 강철보다 200배 정도 강도가 강하지만, 초경량 소재에 해당합니다. 다만, 아직 대량생산은 어려워 가격이 비싸다보니 대중적으로 상용화되지는 못한 상태입니다.
학문 / 재료공학
24.10.21
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철을 달구거나 녹이면 붉은 빛이 나는 이유가?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.철을 고온에서 달구면 철의 내부에 있는 탄소(C)및 철(Fe)이 빛을 내게 됩니다. 열을 갖는 물체는 원래 특정 파장의 빛을 내뿜게 되는데 이를 열복사라 합니다.이에너철과 탄소가 내뿜는 열복사 에너지 파장이 긴편이기 때문에 가시광선 중 파장이 긴 영역대인 "붉은색"으로 보이는 것입니다.
학문 / 재료공학
24.10.21
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물질은 고체, 액체, 기체 형태로만 존재하나요?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.말씀해주신 것은 상(Phase)에 따라 물질을 분류한 것입니다. 가장 기본적분류이고 가장흔한 형태는 말씀해주신 고액기 3가지 형태인것은 맞습니다만, 이외의 형태도 존재합니다. 예를들어, 플라즈마, 액정, 초유체, 초고체 등을 별도의 상으로 구분하기도 합니다.참고로, 전자레인지에 성냥을 넣어서 플라즈마를 관찰하는 유명한 실험이 있습니다 "전자레인지 플라즈마" 정도로 유튜브에 검색해보시면 플라즈마를 실제로 관찰하는 방법을 보실 수 있을꺼에요 ^^
학문 / 재료공학
24.10.20
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일반가정에서 사용하는 베이킹소다는
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.베이킹소다는 탄산수소나트륨이어서 성분만 놓고보면 소량 먹어서 큰일날것은 아닙니다.다만 종류가 식용베이킹 소다와 세척용 베이킹 소다가 있는데 세척용은 식품이 아니다보니 위생 등 제조과정이 꼼꼼히 관리되지 않습니다. 따라서, 별도로 식용으로 나온게 아니라면 섭취하시면 안됩니다.
학문 / 재료공학
24.10.20
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안경 알의 재료 성분은 유리인가요 아니면 플라스틱인가요?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.요즘 안경에는 유리보다 플라스틱 소재가 많이 사용되고 있다고 합니다. 유리는 무겁고 깨지기 쉽기 때문입니다. 가장 많이 사용되는 소재는 퐁리카보네이트(PC)이며, UV차단기능이 있고 긁힘방지 코탕이 용이하다고 합니다 ^^
학문 / 재료공학
24.10.19
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형상기억합금은 어떤 원리로 동장하고, 어떤 산업에서 사용할 수 있나요?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.형상기억합금은 저온에서의 1상과 고온에서의 2상을 가집니다. 이들의 결정구조를 고려하면, 고온에서 가지고있던 결정구조가 더 안정적인 형태를 가지기 때문에 온도를 높히면 2상에서의 결정구조대로 배열하며 원래의 형태가 복구되는 것입니다.활용예로는 직접수리하기 어려운 우주항공소재, 치아교정기(이 사이에 철사껴놓으면 원래 형태로 돌아가려 치아를 당기게 됩니다.) 등이 대표적이겠네요 ^^
학문 / 재료공학
24.10.19
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디스플레이 개발을 가능하게 한 주요 재료에 관련하여
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.디스플레이가 종류가 너무많아서 한두가지만 꼽기 어렵긴하지만 가까운 과거를 기준으로 혁신을 이루게된건 청색LED 기술의 발견입니다. 일본의 나키무라 슈지라는 과학자는 90년대 중반, 다루기 어려운 질화갈륨(GaN)을 결정성장시키는 방법을 알아내었고 이를통해 청색 LED를 상용화하는 발판을 만들었습니다. 그에따라 RGB 조합이 완성되어, LED기술이 본격적으로 진보하게 됩니다.더욱 최근에 이슈가많이 된 재료로는 퀀텀 닷 (QLED 에 사용되는 것) 으로, 발광반치폭이 작아 색상이 뚜렷한 장점 등이 있습니다 ^^
학문 / 재료공학
24.10.19
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금속보다 가벼우면서도 강도가 높은 탄소섬유 복합 재료가 있는지요?
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.탄소섬유재료는 강철의 5배의 인장강도를 가질 만큼 질기면서도, 가벼운 성질을 갖고 있습니다."가벼우면서도", "강한 강도"를 갖고 있어야 하는 소재에 사용된단고 생각하시면 됩니다. (다만, 비용적 측면 때문에, 상대적으로 고가의 상품에 사용될 수 있습니다.)예를 들어, "풍력발전기"에서 날개 부분은 길고 큰데, 무게를 줄이면서도 강도를 유지해야 에너지 생산효율이 올라가기 때문에 탄소 섬유 복합체를 쓰는 경우가 있습니다.또한, BMW사에서 I3나 I8에서 일부 외형부품에 탄소섬유 복합재를 사용해서 경량화를 하였다고 합니다.또한, 항공우주산업 관련하여, 보잉787 항공기의 동체 및 날개는 탄소섬유 복합재료로 되어 있다고 합니다 ^^
학문 / 재료공학
24.10.19
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고분자 재료가 전자기기에서 절연체로 많이 사용되는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.안녕하세요. 고분자 물질의 경우 재료의 특성상 전기 절연성을 갖는 경우가 많습니다. 금속과 비교해보면 이해하기가 쉬우실텐데요. 금속은 "자유전자"가 있기 때문에, 내부에서 전자가 이동할 수 있어서,전압을 걸어줄 경우 전기가 흐를 수 있게 됩니다.이와 달리, 고분자 재료는 대부분 "탄소(C) 및 수소(H)"를 포함하여 구성되어 있으며, 다른 구성이 포함되어도 단량체들이 공유결합을 통해 긴 사슬을 이루고 있습니다. 이들 공유결합은 전자를 원자핵들 사이에 붙잡아두는 형태여서, 자유롭게 이동을 할 수 없다보니 전기절연성이 있게 됩니다. 즉, 고무, 각종 플라스틱 등의 재료들은 대부분 전기 절연성을 갖게 됩니다. (** 다만, 물론 고분자 재료에도 다양한 첨가물을 넣을 수 있으므로, 일부 고분자 재료는 전기 전도성이 있습니다.)
학문 / 재료공학
24.10.18
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세라믹 소재가 열에 강한 이유에 대해서...
안녕하세요. 한성민 전문가입니다.일단 세라믹(Ceramic)은 비금속성 무기물질을 고온에서 가열해서 만든 재료를 의미합니다. 세라믹이 금속에 비해 열에 강한(강하다는 표현이 적당한 표현인지는 일단 차치하고 설명드리면..) 주된 이유는 결합방식에 있습니다.금속은 서로 금속결합을 하고 있고 이에따라 자유전자가 존재합니다. 이러한 전자가 열을 잘 전달하는 역할을 하기때문에, 금속은 대체로 열 전도성이 매우 높고 이에 따라 열에의한 영향을 받기가 쉽습니다.반면, 세라믹은 주로 공유결합이나 이온결합을 하고 있기 때문에 전자가 묶여 있는 구조를 갖습니다. 또한 위에 말씀드린것처럼 비금속~가열 물질을 통칭하기 때문에 물질의 구조자체가 균일하지 않은 부분이 있을 가능성이 높습니다. 이러한 특성때문에 더욱더 열을 전달하기 어려운 것입니다. 마지막으로 세라믹이란게 애초에 가열해서(즉 구워서)만드는 것이기 때문에 왠만큼 고온에 강하지 않고서야 세라믹 소재로 쓰일수 없습니다. 이런 요소들 때문에 세라믹이 보통 열에 강한 것입니다 ^^
학문 / 재료공학
24.10.16
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