세라믹 재료의 기계적 특성 향상 방법에 관하여

Question

산업에 사용되고 있는 재료 중에서도 세라믹은 다양한 산업에서 현재 활용되고 있습니다.

그리고 꾸준히 성능들이 향상되고 있습니다.

이러한 세라믹 재료는 최근에는 어떤 방향으로의 성능 개선 연구들이 주로 이루어지고 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

최근 세라믹 연구는 취성이 큰 단점을 줄이기 위해 나노구조 설계와 복합재료를 통해 강도와 인성을 동시에 높이는 방향으로 활발히 진행되고 있습니다 또한 고운에서도 성능을 유지하는 내열성 내마모성 내식성을 향상시키는 기술 개발도 중요한 부분입니다 여기에 전기적 열적 특성을 개선해 반도체 항공우주 의료용 소재 등 첨단 산업에 적합한 고기능 세라믹 개발이 활발히 이루어지고 있습니다

Answer 2

안녕하세요.

최근 세라믹 연구는 단순히 단단하게 만드는 것을 넘어서 세라믹의 약점인 취성 파괴를 줄이고 장기간 사용가능하면서, 기능을 탑재하는 형태로 발전하고 있습니다.

결정립을 미세화 시키거나, 지르코니아 같은 소재를 넣어서 균열의 전파를 막아 강도와 인성을 높이는 등의 연구가 대표적인 사례라고 볼 수 있죠. 그리고 CNT나 그래핀 같은 소재들을 넣어서 충격에 더 강한 세라믹 복합재를 개발하기도 합니다.

이러한 기술들이 고성능이 필요한 산업에서 활용 범위가 계속해서 넓어지고 있어요.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

세라믹 재료는 원래 단단하고 열과 부식에 강한 특징이 있습니다. 그러나 충격을 받을 경우 깨지기 쉬운 취성 특성도 가지고 있습니다.

최근 연구들을 보면 단순하게 경도만 높이는 것보다는 강도와 파괴인성을 함께 높이는 방향으로 많이 진행되고 있는 것 같습니다. 결정립의 크기를 조절한다던지, 기공률 조절, 입계 제어 같은 미세구조의 제어를 통한 균열 전파를 막는 등의 방법들이 사용되고 있습니다.

그리고 하나의 소재보다 여러 소재들을 복합적으로 융합하여 균열이 휘어지거나 멈추도록 하는 세라믹 복합재에 대한 연구들도 확발히 연구되고 있습니다. 세라믹 성능 개선은 단순하게 딱딱하게 만드는 것보다, 실제 사용 중 깨지지 않고 오래 버틸수 있는, 그리고 여기에 기능성까지 부여할 수 있는 것들이 앞으로의 큰 방향으로 보입니다.