뉴세라믹

바이오세라믹

뉴세라믹(New ceramics)은 세라믹에 특정물질을 넣어서 기존 세라믹의 단점을 보완하고 장점을 더욱 살린 첨단소재이다. 파인 세라믹(fine ceramics)이라고도 한다. 일렉트로닉스 재료, 구조 재료, 생체 재료로 가능성이 많은 소재이다.

섭씨 2000도를 넘는 고온과 각종 충격으로부터 우주선을 지켜주는 것이 외부를 둘러싼 뉴세라믹이다. 이런 뉴세라믹은 총알이나 포탄을 막는 방탄소재로도 활용된다. 단 1cm의 두께로 강철 10cm와 같은 방탄효과를 갖는다.

개요

뉴세라믹은 고순도로 정제된 원료를 엄격한 공정을 통하여 만든 제품이다. 규산염 광물을 성분으로 한 이제까지의 세라믹(올드세라믹)에 대비(對比)한 용어로서, 근년 세라믹 기술의 진보로 개발되어 이제까지의 도자기에서는 기대할 수 없었던 고성능ㆍ고기능성의 세라믹을 총칭하여 세라믹이라고도 한다.

천연 광물 원료는 불순물을 많이 포함하고, 그 함유량도 일정하지 않으므로 화학적으로 조정하여 제품의 순도를 높이거나 필요한 첨가물을 정확히 넣어 원하는 재료 특성을 갖게 한 세라믹을 말한다. 또 천연적으로는 존재하지 않는 비산화물(非酸化物) 재료로 세라믹을 만들거나 소결체(素結體) 뿐 아니라 단결정(單結晶), 박막(薄膜), 섬유(纖維), 분체(粉體) 등의 형상으로 된 것 등 여러 가지 종류가 개발되어 있는 세라믹을 뉴세라믹이라고 한다. 초경(超硬), 전자, 자성(磁性), 광학, 고온, 건축 재료 등으로 그 용도가 확산되어 가고 있다.

종류

각종 전자 기기의 부품에 사용되어 전자 기기의 성능을 발휘 할 수 있도록 하는 전자 세라믹, 인체의 손상부분 대체용으로 개발하는 생체 세라믹, 질화규소·탄화규소·사이알론·알루미나·지르코니아로 이루어진 엔지니어링 세라믹, 리튬2차전지, 연료전지, 촉매담체, 우주 왕복선의 열 차단재, 광섬유 세라믹 센서 등에 사용하는 기타 세라믹이 있다.

전자세라믹

뉴세라믹스 또는 파인 세라믹스(Fine Ceramics)중에서 전자기(電磁氣)적인 기능을 갖고 전기․전자․통신공학에 이용되는 것을 전자세라믹스(Electronics Ceramics)라고 한다.

전자세라믹스는 전자기적인 특수한 성질을 가지고 있고 그것을 이용하는 것이기 때문에 이러한 특성을 갖도록 하기 위해서 원료의 배합이나 공정도 특수한 것이 많이 있다. 전기․자기적인 특성에 의하여 약간의 원료의 변화나 극히 적은 양의 불순물 등의 유입으로 특성에 큰 영향, 즉 특성의 변화를 주게된다. 전자 세라믹스는 뉴세라믹스 중에서도 특히 정밀한 각 성분의

조성(組成), 분말화의 공정, 소성하는 온도와 시간 및 주변의 환경등의 모든 점을 세밀하게 조절해야만 한다.

<전자세라믹의 용도들>

• 유전성 : 각종 세라믹스 축전기
• 절연성 : IC기판 패키지, 전자관재. 서미스터-온도센서, 온도보상
• 반도성 : 비선형반도체-버리스터, 피뢰기. 저항발열체-세라믹스 히터, 헤어드라이어. 착화소자-라이터, 가스기구.
• 압전성 : 압전진동자-압전 버저, 세라믹스 스피커. 압전발진자-초음파송수신기, 안경클리너. 압전필터-라디오, TV, 통신기. 표면파 디바이스(device)-TV, 비디오용 IFT
• 자기성 : 페라이트 자석-영구자석, 고무자석의자. 소프트 페라이트(soft ferrite)-고주파 변압기심. 자기기록재료-오디오 테이프, 비디오 테이프
• 투광성 : 나트륨 램프, 스테레오 비디오 안경

생체세라믹

바이오세라믹(bioceramic) 또는 바이오세라믹스(bioceramics)라고도 하며 생체 적합성이 있는 세라믹 물질이다.

모든 생물은 늙어가면서 그 생물체를 이루고 있는 생체조직들이 낡게 되고 약해지기 마련이다. 인간의 경우 치아가 약해져 빠지게 되며, 각 관절에는 관절염이 생기고, 뼈는 탄력성을 잃고 깨어지기 쉬워지고 시력이나 청력도 감퇴 및 순환기관도 막히게 되며 심장도 제 기능을 발휘하지 못한다. 이러한 자연 노쇠현상 이외에도 자동차 사고, 무기에 의하여, 연장의 사용 중 또는 운동 중 이들 생체 장기의 손상을 가져올 수도 있다. 이렇게 손상 받은 장기의 기능을 일부나마 회복시키기 위하여 인간은 인공 생체 이식재료를 생각하게 되었고, 현재 40여 가지의 재료를 이용하여 50여 가지의 이식재료가 소개되고 있다. 인간이 만드는 어느 생체 재료도 수백만 년의 진화에 의해서 이루어진 본래의 생체 장기를 대신할 수는 없다. 그러나 그들과 되도록 비슷한, 그리고 본래 기능의 많은 부분을 담당할 수 있는 생체 재료를 얻고자 하는 것이 인간의 소망이다. 이러한 인공 재료는 복잡한 물리화학적, 생물학적, 의학적 문제들을 전부 만족시켜야 한다.

생체 이식 재료로 사용되기 위해서는 제일 먼저 생체 내에서 독성, 발암성 등 유해 작용이 없어야 하며, 생체 조직과 좋은 친화성을 가져야 하고 주변의 조직과 강한 화학 결합을 이루어야 한다. 강도, 경도, 탄성 등 기계적 성질도 뼈와 같거나 그 이상의 성질을 가져야 하며, 관절 재료의 경우 내마모성도 좋아야 한다. 그 외에도 가공, 소독 등이 용이하여야 하고 인공 치아로 사용할 경우 색깔도 매우 중요한 성질의 하나가 된다.

엔지니어링 세라믹

무기물질을 주원료로 사용하는 산화물(Oxide), 질화물(Nitride), 탄화물(Carbide)등의 재료를 뜻한다.

일반적으로 금속재료, 유기재료에 비하여 내식성, 내열성, 내마모성 등이 매우 크며 다양한 기능을 갖는 현대 공업재료이다.

컴퓨터의 기억소자 및 전자공업의 필수품인 반도체, 강유전체, 강자성체는 물론 원자력공업의 재료, 핵특성재료, 방사선 차폐재료, 항공우주공학의 특수 무기 제품, 또한 제3의 산업혁명을 가져올 초전도재료 등 세라믹의 용도는 매우 넓다.

참고자료

• 〈파인 세라믹〉, 《첨단산업기술사전》
• 〈뉴 세라믹〉, 《기계공학용어사전명》
•  〈뉴세라믹〉, 《프레지》
• 〈엔지니어링 세라믹이란?〉, 《엔트로》
• 한승복 기자, 〈뉴세라믹 각광〉, 《KBS뉴스》, 2004-02-06
• 밍그라빠, 〈생체 세라믹스〉, 《네이버 블로그》, 2010-02-04
• 날씬한돼지, 〈전자세라믹의 정의〉, 《네이버 블로그》, 2006-08-18

같이 보기

• 세라믹
• 첨단소재

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