새로운 재료의 기계적인 거동

전문가 제언

○ 나노 결정과 유리질 재료 특히 벌크 금속유리는 비교적 최근에 개발된 것으로 강도가 높으나 소성이 부족하다. 재료를 구조용으로 사용하기 위해서는 재료의 기계적인 성질이 아주 중요한 역할을 한다. 금속계 재료는 본질적으로 결정체이며 이들의 기계적인 거동은 주로 전위의 성질과 밀도 그리고 이동 능력에 의해 주로 결정된다. 결정에서 전위가 존재하면 낮은 강도(이론적인 값과 비교하여)와 소성 변형 거동의 원인이 된다.

○ 나노결정 재료와 유리질 재료, 특히 벌크 금속유리는 비교적 최근에 개발된 것으로 강도는 높으나 소성이 부족하다는 문제가 있다. 재료를 구조용으로 사용하기 위해서는 재료의 기계적인 성질이 아주 중요하다. 금속계 재료는 사실상 결정체이며 이들의 기계적인 거동은 주로 전위의 성질과 밀도 그리고 이동 능력에 의해 주로 결정된다.

○ 금속과 세라믹은 보통 다결정질이며 랜덤하게 배치된 다수의 결정역과 입자로 구성된다. 기존 재료의 입자의 크기를 줄이면 벌크재료의 특성에 영향을 미치게 된다. 즉 금속입자의 입자 크기를 나노 수준으로 감소시키면 입자 경계에 존재하는 원자의 양이 이전에 비하여 증가한다. 이러한 거동이 재료의 특성을 지배하게 된다. 입도가 나노 스케일이 되면 금속은 강도와 경도가 높아지고 세라믹은 연성이 증가한다.

ㅇ 나노결정은 강도와 경도 이외에 전기저항, 비열, 열팽창 특성 등이 개선되며 열 전도성이 낮아지고 자성이 된다. 유리질 재료는 나노결정이 되면 연성이 증가하며 동시에 단단함이 개선되고 취성이 감소된다. 금속유리는 기능재료는 물론 구조재료로서도 우수한 특성을 가지고 있어 지구환경문제나 순환형 사회 구축에 필요한 산업재료도 이용이 기대된다. 높은 강도와 적당한 수준의 소성을 가진 금속유리와 나노결정 재료를 합성하기 위해 많은 노력이 집중되고 있으며 미세구조를 현명하게 조절하는 방법으로 상당한 성과를 달성하고 있다.

○ 나노구조 재료의 합성, 가공, 응용 기술은 상당한 발전이 이루어졌으나 기계적인 거동은 잘 이해되지 못하고 있다. 최근 기초과학 연구단(IBS)은 서울대에 외부연구단인 나노입자 연구단을 설립하고 나노입자 합성과 성질 및 나노결정 형성기작을 규명하는 등 나노입자 응용 등을 연구하고 있다. 본고는 나노구조 재료와 금속유리의 개발 내용과 아직 해결되지 않은 문제를 검토한 것으로 흥미있는 새로운 재료에 대한 최신의 유용한 자료가 총괄되어 있어 관련분야의 연구에 도움이 될 것으로 기대한다.

저자

Challapalli Suryanarayana

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

15(11)

잡지명

Materials Today

과학기술
표준분류

재료

페이지

486~498

분석자

이*옹

분석물

• 새로운 재료의 기계적인 거동.pdf [319,140 byte]

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