세라믹스의 일반적 개요

소개글

세라믹스의 일반적 개요에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 세라믹이란?

2. 세라믹스의 분류

3. 파인 세라믹스

4. 세라믹스의 재료

5. 바이오 세라믹스의 재료

6. 세라믹스의 미래

본문내용

월라스토나이트는 침상의 결정으로 석출하기 때문에 강도가 향상한다. 다른 방법으로는 산화칼슘과 인산을 융해하여 유리를 만들며, 이것을 온도구배를 주어 열처리하는 것에 의해, 석출결정을 일방향으로 갖춰 결정화시킨다. 일방향배향 결정화 유리는 불규칙하게 결정이 석출된 종래의 결정화 유리나 수산화 아파타이트 소결체에 비교해서 높은 강도이다.
2) 불활성 재료
① 카본 세라믹스
카본재로서는 흑연, 유리상 탄소, 기상분해 탄소 및 카본섬유가 알려져 있다. 생체용으로는 흑연 이외의 것이 사용되고 있다. 카본재의 특징은 Young률이 낮고, 뼈의 그것에 가깝기 때문에 생체재료로 이용하는 경우에 기계적 자극이 적은 것이다. 또한 조성은 생체의 기본 구성원소이며, 화학적으로 불활성이므로, 독성이 없고 이물반응도 적다. 그러나 색이 검은 것, 경도가 낮고 마모하는 것 및 X선 투과성이기 때문에 이상 시에 검사가 곤란한 것이 결점이다. 현재 심장막으로써 실용화되고 있다.
② 알루미나 세라믹스
-알루미나란?
알루미나(Al2O3, Aluminium Oxide, Alumina)는 화학적으로 땅 껍질에서는 실리카(Silica, SiO2)다음으로 많은 성분의 하나로 그 대부분이 장석, 운모 같은 광물로 산출된다. 유리(Free)상태로 산출되는 양은 극히 제한적이며, 따라서 원료로 사용키 위해서는 고도의 물리, 화학적 정제기술이 필요하다. 참고적으로 알루미나 질 단일 광물에 강옥(Corundum)이라 불리 우는 무색투명한 천연산 결정체가 있는데 여기에 크롬(Cr, Chrome)성분이 미량 혼입되어 붉은 색을 띄며 산출되는 것이 루비(홍옥, Ruby), 역시 미량의 코발트(Co, Cobalt)가 들어가 청색을 나타내는 것이 사파이어(청옥, Sapphire)라 불리 우는 천연산 보석이다.
-알루미나 세라믹스
우리는 성분상 알루미나를 80%이상 함유한 인공광물을 알루미나 세라믹스라 부른다. 알루미나 203을 50~80% 정도 함유하고 있으면 High Alumina Ceramics라 하고 80% 이상 함유하고 있으면 Alumina Ceramics라 한다.
-알루미나 세라믹스의 특징과 용도
알루미나 세라믹스는 보석인 루비, 사파이어와 동일한 알파 알루미나 결정(Alpha-Alumina Crystal)를 갖고 있어 지극히 안정된 상태를 갖는 것이 특징이다. 또한 불활성인 까닭에 화학적 침식에 높은 저항성을 갖으며 따라서 산, 알카리, 유기용제 등에 거의 영향을 받지 않는 뛰어난 내약품성(Highly Resistant to Chemical Attack)을 지니고 있다. 이러한 알루미나의 화학적 특성은 화학실험용 기구(Labortory ware), 내산 펌프 임펠라, 미케니컬 씰링반도체 제조 공정 치구(Jigs for Semiconductor), 케미칼 타워 충전물(Rash Ring), 케미칼 필터(Chemical Filter) 등에 이용되고 있다.
알루미나의 또다른 특징은 높은 전기절연성(High Dielectric Strength at High Voltage)을 가져 고온, 고압 및 고주파 영역에서도 고절연, 강유전성, 낮은 유전손실율을 보유할 수 있다는 것이다. 이러한 특징은 반도체 봉지재(Cer DIP), 진공차단기 벌브(V.I.Bulb), 고압애자(High Voltage Insulator), 전자레인지용 마그네트론 부품 등에 쓰인다.
탁월한 내마모성(Excellently Abrasion Resistance)은 MOH's Hardness 9의 고경도 물질로써 일반적인 금속재료보다 15-20배의 내마모 특성을 보유할 수 있어 제철소?시멘트?석탄화력발전소 등의 광물 운반?수송?저장 장치, 슬라이딩면 라이너(Liner)각종 분쇄설비(Ball mill,진동 밀)의 내부 라이너, 분쇄매체(ball)에도 알루미나 세라믹스가 사용된다.
우수한 내열성(Have Excellent Heat Resistance)은 무하중 상태에서의 최고 사용온도는 일반적인 대부분 금속들의 용융점을 초과하며 통상 최고 사용온도 1600C 정도가 될 수 있도록 한다. 이러한 특징 때문에 Thermal Couple TubeCrucible, BoatSetter, SaggerStud Welding Plugs에도 알루미나 세라믹스가 사용되고 있다.
일반적으로 금속이나 플라스틱에 비해 훨씬 우수 경도나 강도 또한 높은, 화학적으로 안정한 알루미나 세라믹스는 인공의 관절이나 뼈로서 이용되고 있다. 종래 손이나 발의 골암에서는 손, 발의 절단을 하게 되어 왔지만, 근래에는 병소를 광범위하게 절제하여, 그 결손부를 이들의 인공 뼈나 관절로 치환하는 방법이 채용되고 있다. 인공관절은 또 만성관절 루머티즘이나 변형성 관절증에도 적용된다.
단결정 알루미나(사파이어)는 인공치근으로서 실용화되고 있다. 사파이어는 수산화 아파타이트보다 강도가 높지만, 뼈와의 화학적 결합은 이루지 않기 때문에 나사홈에 의해 기계적으로 고정되고 있다.
7. 세라믹스의 미래
1) 전통 세라믹스
인류가 생존하는 한 전통세라믹으로 분류되는 내화물, 시멘트, 유리, 도자기등의 재료는 영원할 것이다. 물론 많은 재료들에 의해 수 많은 도전이 있겠지만, 세라믹만이 갖는 고유한 고온 특성, 내부식성, 내산화성, 고강도, 그리고 예술적 특성으로 인한 시장성과 상품성은 그 어느 재료와도 비교할 수 없는 우위성을 나타낸다.
2) 파인 세라믹스
아래 도표에서도 볼 수 있듯이 기계 문명 시대에서 정보 문명 시대가 되면서 전자세라믹스를 중심으로 많은 성장이 있었고, 또한 계속 성장할 것으로 예상되고 있다. 그 외 구조, 광, 생체 세라믹스등 도 세라믹스의 고유한 특성인 고강도, 광전도성 및 생체 친화성 등으로 인해 연간 20% 안팍의 성장이 이루어지리라 판단된다.
현재 IMF등의 사태로 인한 경제의 위축으로 새로운 재료에 대한 연구 개발등에 대한 투자가 줄어들고 있지만, 정보화, 전자화, 환경 친화의 시대에 있어서 중요한 재료임에는 부인할 수 없다.
파인 세라믹스 재료에 대한 연구는 국내의 기초 소재 산업의 근간이 되므로 반드시 연구되고, 투자되어야 하는 분야이다.

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