고체 같은 상태의 무정형-콜로이드 겔(Colloidal gels - low-density disordered solid-like states)

전문가 제언

□ 유리는 고체, 액체 및 기체 중의 무엇인가? 유리는 고체에서 대부분 관찰되는 결정 구조를 가지지 않은 무정형으로 액체 같은 구조를 가지고 있다. 또 용융점과 응고점이 일정하지 않다. 유리에 아무리 열을 가해도 끓지 않고 증발하지도 않으며 다만 점성이 큰 액체가 된다. 이를 다시 냉각시키면 점도가 증가하며 다시 고형 물질로 되돌아간다.

○ 이렇게 형성된 고형물질로서의 유리는 거의 변할 줄 모른다. 따라서 유리가 고체로 보이지만 점도가 매우 높아 응고된 상태이기에 극단적으로 점도가 무한히 큰 액체라고 주장하는 사람도 있다. 그러나 유리의 구성 분자들이 다른 분자들과 초 조밀화로 움직일 수 없기 때문에 고체로 보아야 한다는 사람도 있다.

□ 본문에서 다루고 있는 고 밀도, 저 상호작용의 잠재성을 가진 콜로이드의 유리 전이는 여기서 말한 유리와 비슷한 성격을 갖는 것 같이 보인다. 즉 구성 분자의 강한 상호작용에 의하여 그 입자가 고정된 것이 아니라 이웃한 분자와의 과밀상태에서 자연적으로 형성된 칸에 감금되는 현상을 보이기 때문이다.

□ 한편 본문에서 많은 지면을 할애한 저 밀도에서 고체화는 분자 간의 강한 상호 인력으로 가능하다. 이렇게 형성된 분자 간의 네트워크가 어떤 부피율에서 원상회복이 가능한 에르고드성(ergodicity)에서부터 원상회복이 불가능한 비 에르고드성으로 전이가 이루어진다. 이 현상은 온도에 따른 상의 변화가 아니라 부피율에 종속적인 성질을 보인다. 이와는 성격이 다른 유변학적 전이는 탄성의 변화에 관계된다.

○ 인력, U를 종축으로 부피율, φ를 횡축으로 하여 짧은-거리의 잠재력 시스템의 상태도를 그리면 세 개의 경계(boundary)가 생긴다. 낮은 부피율에서 개개의 입자가 가까운 입자들에게 서로를 감금함으로서 고체화되는 경계 I와 공간을 채우는 유닛의 크기, Ru의 부피율이 충분히 커져서 시스템 내에서 장거리 운동을 방해함으로 생기는 고체의 경계가 경계 II이다. 셋째 경계는 시스템 안의 침투 가능한 스트레스를 받는 통로가 네트워크 사이로 형성되는 경계이다.

저자

Trappe, V; Sandkuhler, P

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

8(6)

잡지명

Current Opinion in Colloid & Interface Science

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

494~500

분석자

김*설

분석물

• 고체 같은 상태의 무정형-콜로이드 겔.pdf [189,163 byte]

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