반응형 경계 너머 이야기/재료과학28 마이크로보이드 (Micro Void) : 재료 속 숨겨진 공간의 비밀 마이크로보이드란 무엇인가?재료 내부에 존재하는 마이크로보이드(Microvoid)는 육안으로 확인할 수 없을 만큼 작은 빈 공간입니다. 주로 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재료와 같은 다양한 물질에서 나타나며, 크기는 보통 수 마이크로미터(μm) 수준입니다. 이 작은 빈 공간들이 어떻게 형성되고, 어떤 영향을 미치며, 어떻게 제어할 수 있는지 자세히 알아보겠습니다.1. 마이크로보이드의 형성 원인마이크로보이드는 재료가 만들어지는 과정에서 또는 사용 중 발생할 수 있습니다.1) 제조 과정에서의 형성성형 공정 중 공기포획: 주조나 적층 제조 과정에서 기포가 제거되지 않으면 보이드가 생성됩니다.냉각과 수축: 재료가 응고하거나 냉각될 때, 균일하지 않은 수축으로 인해 미세한 공간이 형성됩니다.2) 외부 영향에 의한 .. 2024. 12. 19. 플라스틱의 가수분해 및 용제에 의한 열화 1. 플라스틱의 가수분해에 의한 열화가. 가수분해란?가수분해는 물 분자(H₂O)가 화학 결합에 개입하여 결합을 끊는 화학 반응입니다.플라스틱의 경우, 고분자 사슬에 있는 특정 화학 결합(예: 에스터, 아마이드, 우레탄 결합)이 물과 반응하여 분해됩니다.나. 가수분해 메커니즘결합의 약화: 물이 고분자 구조에 침투하여 화학적 결합(주로 에스터 결합과 같은 친수성 결합)을 분해.분자량 감소: 고분자 사슬이 분리되어 평균 분자량이 낮아짐.기계적 성질 저하: 분해된 사슬은 더 이상 네트워크 구조를 유지하지 못하므로 강도, 경도, 내구성 저하.다. 영향받는 플라스틱 종류폴리에스터(PET, PBT): 에스터 결합이 가수분해에 취약.폴리우레탄(PU): 우레탄 결합이 가수분해되면 강도 저하.폴리아미드(Nylon): 아마.. 2024. 12. 18. 플라스틱 유리전이온도, 녹는점과 고분자의 분자량 관계 유리전이온도(Tg)와 녹는점(Tm)은 고분자의 분자량과 밀접한 관계가 있습니다. 고분자의 분자량은 분자 사슬의 길이를 결정하며, 이는 고분자의 열적 특성과 상전이 온도에 영향을 줍니다. 아래에서 이 관계를 상세히 설명하겠습니다.1. 유리전이온도(Tg)와 분자량의 관계가. 유리전이온도란?유리전이온도(Tg)는 고분자가 유리상태(딱딱하고 비정질)에서 고무상태(유연하고 탄성)로 전이되는 온도입니다.주로 비정질 고분자(또는 결정질 고분자의 비정질 부분)에서 나타납니다.나. 분자량의 영향저분자량 고분자의 경우, 분자 사슬의 끝단(말단 효과)이 더 큰 영향을 미칩니다. 말단은 유리전이 온도에 기여하지 않으므로, 저분자량일수록 Tg가 낮아집니다.분자량이 증가하면 말단의 영향이 점점 작아지며, Tg는 일정 값에 수렴합니.. 2024. 12. 17. 플라스틱의 열 열화와 광(자외선)열화 플라스틱은 다양한 화학 구조를 가진 고분자(polymer) 소재로, 열이나 광(자외선) 같은 환경적 요인에 노출되면 물리적, 화학적, 기계적 성질이 저하될 수 있습니다. 이러한 현상을 각각 열 열화와 광 열화(자외선 열화)라고 합니다. 아래에서 두 열화의 원인, 과정, 영향을 자세히 살펴보겠습니다.1. 열 열화(Thermal Degradation)가. 정의열 열화는 플라스틱이 고온 환경에 장시간 노출되어 분자 구조가 변형되고, 물리적/기계적 성질이 저하되는 현상입니다. 이는 화학 결합이 깨지고 고분자 사슬이 분해되면서 발생합니다.나. 열 열화 메커니즘 (1) 고분자 분해높은 온도가 플라스틱의 화학 결합을 파괴하여 분자량이 감소하고 강도가 약화됩니다.열분해(Pyrolysis): 고온에서 화학적 분해가 일.. 2024. 12. 16. 플라스틱의 저 결정성, 비정질 구조 플라스틱의 저 결정성(low crystallinity)과 비정질 구조(amorphous structure)는 플라스틱의 분자 구조와 특성을 설명하는 중요한 개념입니다. 이를 이해하려면 플라스틱이 결정성과 비정질성이라는 두 가지 구조 형태를 가질 수 있다는 점부터 알아야 합니다.1. 결정성 구조 (Crystalline Structure) (1) 결정성 구조란?플라스틱의 고분자 사슬이 일정하고 반복적인 배열을 가지는 부분입니다.이 영역은 마치 금속이나 소금처럼 분자가 잘 정렬되어 있고 규칙적인 패턴을 이룹니다. (2) 특징강도와 경도가 높고, 열적 안정성이 우수합니다.투명도가 낮고, 주로 불투명합니다.일반적으로 내화학성이 좋습니다.예: 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 나일론 등.2. 비정질 구조.. 2024. 12. 14. 고무줄을 당기면 왜 따뜻해질까? - 탄성과 열의 과학 고무줄을 손으로 힘껏 당겨본 적이 있나요?당긴 후에 고무줄을 살짝 만져보면 따뜻해진 것을 느낄 수 있습니다. 이건 단순한 착각이 아니라 실제로 발생하는 흥미로운 과학적 현상입니다. 이 현상의 이유를 살펴보면, 고무줄의 탄성과 열의 관계를 이해할 수 있습니다. 고무줄은 고분자 물질로 만들어져 있으며, 이 고분자는 긴 사슬처럼 생긴 구조를 가지고 있습니다. 평소에는 이 사슬들이 자연스럽게 꼬여 안정적인 상태를 유지합니다. 하지만 고무줄을 당기면 이 사슬들이 곧게 펴지면서 외부에서 가한 에너지가 고무줄 내부에 저장됩니다. 그 후 고무줄을 놓게 되면, 사슬들은 다시 원래의 꼬인 상태로 돌아가려고 하며, 이 과정에서 저장된 에너지가 열로 방출됩니다. 바로 이 열이 고무줄을 따뜻하게 만드는 원인입니다. 특히 고무줄.. 2024. 12. 13. 물질의 상변화 : 재료의 끓는점과 녹는점 끓는점과 녹는점은 물질의 물리적 성질로, 물질의 상변화(고체, 액체, 기체)와 관련된 온도를 나타냅니다. 물은 독특한 수소결합 때문에 다른 물질과 비교했을 때 비정상적으로 높은 끓는점과 녹는점을 가지고 있습니다. 다음은 물을 포함한 여러 재료의 끓는점과 녹는점에 대한 자세한 설명입니다.1. 끓는점과 녹는점 정의가. 녹는점(Melting Point)고체가 액체로 변하는 온도입니다.예: 물의 녹는점은 0°C입니다.물은 수소결합 때문에 결정 구조를 형성하며 얼음이 됩니다.이 결정 구조는 부피를 증가시키고 밀도를 낮춥니다(얼음이 물 위에 뜨는 이유).나. 끓는점(Boiling Point)액체가 기체로 변하는 온도입니다.예: 물의 끓는점은 100°C입니다(표준 대기압 조건).수소결합이 끊어지면서 물이 증기로 변합.. 2024. 12. 12. 재료의 비열 : 열을 저장하거나 전달하는 역할 비열은 재료가 열을 저장하거나 전달하는 데 어떤 역할을 하는지 알려주는 중요한 물리적 성질입니다. 다양한 재료의 비열을 비교하면 그 활용도를 이해하는 데 큰 도움이 됩니다. 이번 포스팅에서는 비열의 정의와 다양한 재료의 비열 차이에 대해 알아보고, 이를 기반으로 한 재료의 응용 사례를 살펴보겠습니다.1. 비열이란?비열(Specific Heat Capacity)은 물질 1g의 온도를 1°C 올리기 위해 필요한 열량을 의미합니다. 단위는 J/g·°C로 나타냅니다. 비열이 높으면 온도가 쉽게 변하지 않고, 낮으면 빠르게 가열되거나 식습니다.물: 4.18 J/g·°C (참고 기준, 비열이 매우 높은 물질)구리: 0.39 J/g·°C (금속 중 비열이 낮음)2. 다양한 재료의 비열 비교재료 비열 (J/g·°C.. 2024. 12. 10. 극성분자와 전기음성도 차이 1. 극성분자란?극성 분자(Polar Molecule)는 분자 내에서 전자가 고르게 분포하지 않아, 분자의 한쪽은 부분적으로 양전하(+)를, 다른 쪽은 부분적으로 음전하(-)를 띠는 분자를 말합니다.이러한 전하의 불균형을 쌍극자(moment)라고 합니다.2. 극성 분자의 특징가. 전기음성도 차이극성 분자는 구성 원자들 간의 전기음성도 차이가 클 때 형성됩니다.전기음성도가 높은 원자가 전자를 더 강하게 끌어당겨 부분 음전하를 띠고, 다른 원자는 부분 양전하를 띱니다.예: 물(H₂O)에서 산소는 전기음성도가 높아 부분 음전하(δ-)를, 수소는 부분 양전하(δ+)를 가집니다.나. 비대칭 구조극성 분자는 대칭성이 없는 비대칭 구조를 가질 때 극성을 띠기 쉽습니다.예: 이산화탄소(CO₂)는 전기음성도 차이가 있지.. 2024. 12. 9. 이전 1 2 3 4 다음 반응형
