비금속·복합 재료

핵심 정리

비금속은 금속이나 준금속이 아닌 화학 원소를 말한다. 비금속 원소는 전기음성도가 높아 결합할 때 다른 원자로부터 전자를 받아들이는 성질이 있으며, 전도체인 금속과 달리 부도체이거나 반도체이다. 비금속 원소는 대부분 주기율표의 오른쪽에 자리하고, 위로 갈수록 비금속성이 커진다. 비금속은 지구, 특히 지각을 구성하는 주성분이며 생물의 몸도 대부분 비금속 원소로 이루어져 있다.

기계 재료에서 비금속 재료는 세라믹, 수지(플라스틱), 복합 재료 등으로 나누어 다룬다. 세라믹은 공유결합과 이온결합으로 이루어진 무기화합물이다. 세라믹은 금속에 비해 취성이 크고 연성이 작다. 세라믹은 내열성, 화학적 안정성과 높은 용융 온도 등의 특성을 가진다.

섬유강화플라스틱은 수지 안에 섬유를 넣어 만든 재료이다. 강화 섬유로는 유리, 탄소, 아라미드 등이 쓰인다. 복합 재료는 각각의 재료와는 다른 물리적 특성을 제공하는 재료들의 조합이다. 기계공학에서 복합 재료 연구는 무게와 부식 민감성 등 바람직하지 않은 요인을 줄이면서 더 강하거나 강성이 높은 재료를 설계하고, 그 응용 분야를 찾는 데 중점을 둔다.

복합재료는 크게 입자 강화 재료, 섬유 강화 재료, 구조 복합재료의 세 가지로 나뉜다. 섬유 강화 재료는 분산상의 기하적 구조가 길이와 지름의 비가 큰 섬유와 같으며, 섬유가 연속된 것과 짧게 끊어진 것 두 가지가 있다. 입자 강화 재료의 분산상은 어느 방향에서 보아도 크기가 거의 같은 등축이라 할 수 있다.

자세히

압전 세라믹이 쓰이는 부품

음향 마이크는 압전 세라믹을 적용한 부품이다. 압전 방식의 변형 센서는 압전 세라믹으로 힘과 변형을 측정한다. 수중 음향 장비도 음파를 송수신하는 데 압전 세라믹을 핵심 부품으로 쓴다. 반면 광섬유는 압전 세라믹 소재를 적용한 부품이 아니다. 압전 세라믹을 적용하는 부품인지는 부품마다 따로 판단해야 한다.