고무는 늘어날 수 있는 탄성력을 가지지만, 세라믹은 쉽게 깨지나요?
안녕하세요 고무는 늘어났다가 원래 상태로 돌아가지만 세라믹은 잘 늘어나지 않고 깨지기 쉽다고 들었습니다. 이 차이를 만드는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요.
고무는 긴 사슬 모양의 고분자(polymer)로 구성되어 있으며, 이 분자들 사이에는 약한 반데르발스힘(Van der Waals forces)이 작용합니다. 이러한 구조 덕분에 고무는 늘어났다가 원래의 형태로 쉽게 돌아갈 수 있는 높은 탄성을 가지고 있습니다. 고무 내의 고분자 사슬들은 힘이 가해질 때 늘어나고, 힘이 제거되면 원래 상태로 돌아가려는 성질을 보입니다. 이러한 특성은 타이어, 밴드, 신발 밑창 등 다양한 제품에 활용됩니다.
반면, 세라믹은 규소와 산소와 같은 원소들이 강한 이온 결합 또는 공유 결합을 형성하여 만들어진 무기 비금속 재료입니다. 이 결합들은 세라믹을 매우 단단하고 안정적으로 만들지만, 동시에 불연속성과 취약성을 가져옵니다. 세라믹 내부의 결합은 위치가 고정되어 있고 미세한 결함이나 균열이 생겼을 때 에너지를 흡수하거나 분산시키지 못하기 때문에 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있습니다. 따라서 세라믹은 고온이나 부식에 강하지만, 충격이나 인장력에는 약한 특성을 보입니다.
이러한 차이는 각 재료가 가진 분자 구조와 결합의 본질적인 특성이 기인하며, 이는 재료 과학에서 중요한 연구 주제 중 하나입니다.안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
고무와 세라믹의 물리적 차이는 분자 구조와 결합 특성에서 비롯됩니다.
고무는 긴 폴리머 사슬로 구성되며, 이 사슬들이 엉켜 있다가 외부 힘에 의해 펴졌다가 다시 원래 상태로 돌아갑니다. 세라믹은 강한 이온결합 또는 공유결합으로 이루어진 결정 구조를 가지고 있어 강하지만 변형이 어렵습니다. 외부 응력에 약해 쉽게 깨지는 취성을 보입니다.
결론적으로, 고무는 유연한 분자 구조 덕분에 늘어나지만, 세라믹은 강한 결합 구조로 인해 변형보다는 파괴되기 쉽습니다.