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환경 이야기/재료과학34

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.
화학 작용기 : 알킬기부터 알데하이드기까지 1. 작용기란 무엇인가?작용기(functional group)는 분자 내에서 고유한 화학적 성질을 결정짓는 원자나 원자 그룹입니다. 이들은 분자가 어떻게 반응할지, 어떤 물리적 특성을 가질지를 정하는 중요한 요소로, 유기 화학의 핵심 개념 중 하나입니다. 이번 포스팅에서는 알킬기, 아릴기, 니트로기, 벤조일기, 니트로소기, 알데하이드기와 같은 작용기를 알아보고, 그 어원과 화학적 특성을 살펴보겠습니다.2. 알킬기(Alkyl group)구조 : 탄화수소(CnH2n+1)로 구성.특징 : 단일 결합만 포함된 포화된 탄소-수소 결합. 알케인(포화 탄화수소)에서 수소가 빠져 형성된 구조. 예: 메틸기(-CH3), 에틸기(-C2H5).어원 : 아랍어 *"al-qili"*에서 유래, 이는 알칼리(염기성 화합물)를 의.. 2024. 12. 5.
FT-IR 스펙트럼 : 간섭 패턴에서 화학 성분 분석까지 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)**는 물질의 화학적 성분을 분석할 때 가장 널리 사용되는 도구 중 하나입니다. 이 기술은 적외선 흡수 특성을 통해 샘플의 화학 결합과 작용기를 식별하는 데 탁월합니다. 오늘은 FT-IR의 작동 원리, 간섭 패턴과 스펙트럼의 차이, 그리고 이를 통해 화학 성분을 분석하는 방법을 자세히 알아보겠습니다.1. FT-IR의 작동 원리FT-IR은 적외선을 사용해 샘플의 화학 결합을 분석합니다. 적외선이 샘플을 통과하거나 반사될 때, 특정 파장의 빛이 화학 결합에 의해 흡수됩니다. 이 흡수 특성을 기록한 데이터가 바로 FT-IR의 핵심입니다.적외선 방출: 넓은 파장 범위의 적외선이 샘플에 투사됩니다.흡수 및 투과: 샘플이 특정 파장의.. 2024. 11. 27.
실리콘 카바이드(Silicon Carbide, SiC) 주요 특징과 응용 분야 퀄컴(Qualcomm)은 모바일 프로세서와 무선 기술로 유명한 반도체 회사로, 최근 실리콘 카바이드(SiC) 기술 공급망 강화를 통해 주가 상승을 경험했습니다. 오늘은 실리콘 카바이드에 대해 알아보도록 하겠습니다.1. 실리콘 카바이드( (Silicon Carbide, SiC)란실리콘 카바이드(Silicon Carbide, SiC)는 실리콘(Si)과 탄소(C)로 이루어진 화합물로, 매우 단단하고 내열성이 뛰어난 특성을 가진 세라믹 재료입니다가. 특징 1) 높은 경도모스 경도 9 이상으로, 다이아몬드에 가까운 매우 높은 경도를 가짐.내마모성이 뛰어나고 충격에도 강함. 2) 우수한 내열성2,700°C 이상의 매우 높은 융점.고온에서도 물리적, 화학적 안정성이 우수하여 산화나 열변형이 적음. 3) 열 및 전기적.. 2024. 11. 26.
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