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요약 특정 기능을 목적으로 제조된 요업제품. 무기 비금속재료로 만든 요업제품 가운데 물리적·열적·역학적·생화학적·광학적인 특성이 뛰어난 차세대 세라믹스를 두루 부르는 말이다. 철 무게의 1/2 정도로 가볍고, 금속보다 훨씬 단단하며, 온도에 따른 신축성도 훨씬 작고, 원료는 지구 어디서나 풍부하게 존재하는 규소이기 때문에 목적에 따라 적합하게 제조된다. 대표적인 파인 세라믹스에는 탄화규소·질소화규소·산화타이타늄·타이타늄산바륨 등이 있다.
정의
정제된 인공원료를 사용해 특정 기능을 최대한으로 강조하기 위해 만든 요업제품. 세라믹스는 일반적으로 도자기·법랑·유리·시멘트·석고 등 무기 비금속재료로 만든 요업제품을 총칭하는 말이다.
특성
파인 세라믹스는 물리적·열적·역학적·생화학적·광학적인 특성이 뛰어난 차세대 세라믹스로 철의 무게의 1/2 정도로 가볍고, 금속보다 훨씬 단단하다. 온도에 따른 신축성도 금속에 비하면 훨씬 작고, 원료는 지구 어디서나 풍부하게 존재하는 규소이다. 파인 세라믹스는 고온에 강하다는 것이 가장 큰 특징으로 보통 금속은 1,000℃가 넘으면 급속하게 강도가 떨어지는 반면 질소화규소를 주성분으로 하는 파인 세라믹스는 1,000℃ 이상의 온도에서도 견딜 수 있는 유일한 소재라고 할 수 있다.
대표적인 파인 세라믹스에는 탄화규소·질소화규소·산화타이타늄·타이타늄산바륨 등이 있다. 파인 세라믹스는 내열성과 강도가 변하지 않는다는 장점 대신 부서지기 쉬워 가공하기 어렵다는 단점이 있으므로, 다이아몬드로 깎거나 플루오린산으로 녹이거나 레이저 광선을 이용해 가공한다. 한편 세라믹스 입자의 정확한 혼합과 오염물을 철저히 제거하는 등의 품질관리를 통해 부서지기 쉬운 성질을 최소화하기 위한 노력도 진행되고 있다.
산업의 활용
파인 세라믹스는 그 특성과 용도에 따라 크게 일렉트로 세라믹스(집적회로기판, 자성체, 각종 센서 등), 엔지니어링 세라믹스(절삭공구·고효율열기관재 등), 바이오 세라믹스(인공뼈·인공치아·촉매 등)로 나눌 수 있으며, 각 분야에서 급성장이 기대되는 첨단산업으로 꼽히고 있다. 이중에서도 특히 주목받고 있는 것은 자동차기관과 산업용 가스터빈을 만드는 엔지니어링 세라믹스이다.
가스터빈을 세라믹스로 만들면 효율이 증가하고 공해를 적게 배출하며 여러 가지 연료를 사용할 수 있는 이상적인 기관이 되므로, 일본의 이스즈 세라믹 연구소는 세라믹 기관을 장착한 자동차의 시속 150㎞ 주행실험에 성공했고 미국의 노턴사는 자동차기관의 세라믹 볼 베어링을 시판하고 있다. 미국과 일본은 세라믹 기관을 실험중에 있는데 실험 결과 금속제 기관보다 수명이 5배 더 길다는 것이 밝혀졌다.
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