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고온구조용 세라믹의 자기균열치유

전문가 제언: ○ 우리의 신체는 세균과 같은 외부의 적으로부터 자신을 보호하기 위한 면역기구를 가지고 있다. 또한 자신의 내부에서 발생하는 노화 및 손상을 방지하기 위하여 자기치유 능력이 필요하다. 이와 같이 생명체에서 일어나는 자기치유 기구를 공업재료에 적용하는 것이 가능하다면 재료의 신뢰성 향상과 결함으로 인한 사고를 방지할 수 있을 것이다.

○ 근래에 Self Healing Material에 관한 관심이 높아지고 이와 관련한 학회 등이 개최되어 새로운 학문 분야로 등장하고 있다. 이와 관련한 재료는 플라스틱, 시멘트 등 다양한 재료가 검토되고 있으며, 여기서는 구조용 세라믹에 대하여 연구 결과를 설명하고 있다.

○ 구조용 세라믹은 내열성, 내식성, 내마모성 등이 우수하여 고온, 내마모성 재료로 응용이 기대되고 있다. 그러나 파괴인성이 낮고, 취성에 약하기 때문에 신뢰성이나 경제성이 낮아 응용이 제한되어 왔다.

○ 구조용 세라믹에 탄화규소 입자나 휘스커를 복합하면 가동 중에 자기 손상에 대한 치유능력이 발생하는 것이 연구되고 있다. 이 논문은 구조용 세라믹의 균열치유 메커니즘, 사용 환경을 예상한 고온 분위기, 응력 하에서의 균열치유 거동을 실제 실험을 통하여 연구한 내용을 소개한 것이다.

○ 구조용 세라믹인 알루미나, 멀라이트, 질화규소 등은 탄화규소를 이용하여 사용온도, 분위기 및 응력 조건에 따라서 가동 중에 발생하는 균열을 자기 치유할 수 있는 능력이 있으며 치유된 부분이 충분한 강도를 유지하는 것을 증명하였다.

○ 향후 세라믹의 가장 큰 결점 중의 하나인, 제조나 사용 중에 발생하는 균열에 대해 자기치유가 가능하고 신뢰할 수 있는 수준으로 개발이 되면, 구조용 파인세라믹은 사용범위가 크게 확대될 것이다. 이 학문이 새로운 분야이므로 재료를 연구하는 사람들의 많은 관심이 있기를 기대한다.

저자: NAKANO Wataru, TAKAHASHI Koji, ANDO Kotoji
자료유형: 학술정보