고체 재료의 분류 (금속, 세라믹, 폴리머)

안녕하세요.

 

오늘은 재료 공학에 기초가 되는 고체 재료의 종류에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

 

 

본 내용에 들어가기에 앞서

 

위의 그림과 같이 같은 음료수라고 할지라도

캔(금속), 병(세라믹), 플라스틱(폴리머)

등의 세 가지 재료로 만들어져서 판매되는 것을 보실 수 있습니다.

 

그럼 '왜 한 가지 재료가 아닌 세 가지 종류로 제품을 만든 것인가?'라는 의문이 생기실 것입니다.

 

이는 각각의 재료의 특성을 통해 이해하실 수 있으실 것입니다. 

 

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1. 캔(금속)

전기전도도, 열전도도가 좋고 기계적 변형이 쉽게 일어나지 않아 냉장고에 넣게 되면 

다른 용기보다 빨리 시원해지고 변형이 잘 일어나지 않는 장점이 있습니다.

그러나 제조원가가 많이 드는 단점이 있습니다.

 

2. 병(세라믹)

 세라믹이 전기와 열의 이동을 막아 쉽게 미지근해지지 않는 장점이 있지만,

연성이 없어 쉽게 깨지는 단점이 있습니다.

 

3. 패트병(폴리머)

가격이 저렴하고 밀도가 낮아 가벼운 장점이 있지만,

원자와 원자 사이의 거리가 멀기 때문에 CO2가 쉽게 투과되어 김이 빠르게 빠지는 단점이 있습니다.

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고체 재료는 크게 금속, 세라믹, 폴리머 세 종류로 분류됩니다.

 

 

1. 금속

 

개념: 한 가지 이상의 금속 원소로 구성된 재료(예, Fe, Cu, Al-Cu합금 등)

         한 가지 이상의 금속 원소로 구성된 재료+소량의 비금속원소(예, 탄소강(Fe3C) 등)

 

특징: 금속 원자들이 매우 규칙적인 형태로 배열하여 강하고 단단하며, 연성이 좋아 파괴가 잘 일어나지 않음

 

사용: 구조용 재료 등

 

 

 

2. 세라믹

 

개념: 금속+비금속 조합 (예, 산화물, 질화물, 시멘트, 유리 등)

 

특징: 금속과 비슷할 정도로 딱딱하고 강하나, 연성이 없어 깨지기 쉬워 파괴가 잘 일어남

 

사용: 주방기기, 식기, 자동차엔진 등

 

 

 

3. 폴리머

 

개념: 탄소, 수소, 기타 비금속 원소를 포함하는 유기물 복합체

 

특징: 매우 연하며, 변형성이 좋아 복잡한 형상으로 변형이 가능

 

사용: 페트병 등

 

 

 

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4. 복합재료

 

개념: 위의 금속, 세라믹, 폴리머에 속하는 재료들의 둘 혹은 그 이상으로 복합하여 구성한 재료

 

특징: 각 구성 재료의 최고 특성을 조합할 수 있음

 

사용: 유리섬유 등

 

 

 

 

이처럼 고체 재료는 크게 위와 같은 특성에 의해서 분류가 되고 있습니다.

 

 

이외에도 재료마다 고유한 특징을 더 갖고 있는데,

 

다음 포스팅에선 이에 대해 깊게 다루어보도록 하겠습니다.

 

 

감사합니다.