신소재 분야가 다양해 지므로 각분야별 역사가 있기애 구체적으로 자료를 추적하려면
어마어마한 양이기에 신소재 개략역사와 일부분야만 소개코저합니다
아래를 참고바랍니다.
재료과학의 역사는 인류가 도구를 사용하면서 시작되었으며, 인류의 발달과정에 지대한 영향을 끼쳤다.
따라서 재료의 발달과정이 고대의 류문명을 나누는 기준으로도 사용되고 있다.
이는 문명의 발달 정도가 당 시대의 사람들이 사용하던 도구를 이루고 있는 재료를 통해 가늠될 수 있기 때문이다. 석기시대, 청동기시대, 철기시대와 같은 것들이 그것이며 가늠하는 방법은 다음과 같다.
구석기시대(석기 시대 초기인, 12,000년 전 플라이스토세 말기)는 단단한 데다 깨면 날카로워지는 돌이라는 재료의 성질을 이용해 만든 뗀석기를 사용하던 시기를 지칭한다.
신석기 시대(기원전 9500~9000년경 시작)는 돌을 갈면 맨질맨질한 데다 원하는 모양을 만들 수 있다는 재료의 성질을 이용해 간석기를 만들던 시대를 말한다.
청동기 시대(3500년경 시작)에는 구리와 주석을 비율을 맞춰 섞으면 단단해지는 재료의 성질을 이용해 청동, 즉 하이브리드 재료를 사용하던 시대를 말한다.
철기 시대 (鐵器時代, 기원전 1200년경 ~ 586년경) 는 기원 전 13세기 경 산소에 산화된 산화철을 환원시켜 사용할 수 있게 되어 인류가 철을 사용하게 된 시기를 말한다. 현 시대 역시 재료를 보는 관점에 따라 신-철기시대. 신-석기시대, 실리콘 시대, 플라스틱 시대 등으로 구분할 수 있다.
이와 같이 재료과학의 역사는 인류가 도구를 사용하면서 시작되어 석기시대, 청동기시대, 철기시대를 거쳐 현 시대까지 이어져 오고 있다.
(최첨단 기술의 견인차)
이집트의 위대한 왕 람세스도 소아시아지역의 군대를 당해내지는 못했다. 소아시아군대가 이집트의 청동무기보다 강한 철제무기로 무장했기 때문이다. 청동을 밀어낸 신소재 철은 농기구로 사용돼 농업생산량을 획기적으로 증가시켰을 뿐만 아니라, 증기기관을 앞세운 산업혁명의 중추적 역할을 수행했다. 신소재의 역할을 단적으로 보여주는 대목이다.
최근 정보통신기술, 나노기술, 생명공학기술, 환경공학기술, 우주항공기술 등이 인류의 미래를 주도할 첨단 산업기술로 주목받고 있다. 우리나라에서도 국가발전을 주도할 첨단 산업의 바탕이 된다며 적극적인 지원책을 내놓고 있다. 20세가 초고순도 반도체물질을 가공.생산함으로써 반도체소자를 개발할 수 있었기 때문에 정보통신사회가 시작됐듯이, 미래의 혁명을 몰고 올 첨단기술에서도 신소재공학이 중요한 역할을 담당할 것이다.
정보통신 기술은 사회를 변화시키는 힘이자, 그 사회의 변화를 나타내는 코드다. 21세기 정보통신 산업은 지난 세기의 기술적인 한계를 거의 뛰어 넘고 있다. 이제 좀더 빠른 최첨단 제품을 개발하기 위해서는 빛을 이용하는 기술과 이를 다루는 신소재가 반드시 개발돼야 한다.
20세기 중반 전자현미경의 발명은 재료의 미세구조와 특성을 분석하고, 신소재를 개발하는 원동력이 됐다. 마이크로 단위의 미세재료 제조와 가공이 20세기의 기계.전자.정보.생명분야 발전에 기여했다면, 21세기에는 나노 기술을 바탕으로 한 신소재가 삶의 질을 향상시키는데 크게 기여할 것이다.
21세기는 인간의 오감을 능가하는 센서재료 개발로 인조인간의 탄생이 가능한 시대다. 또 각종 질병이나 사고로 손상된 장기, 그리고 노화로 기능이 떨어진 장기를 대체하는 생체재료가 눈부시게 발달하고 있다. 생명연장을 위한 인간의 꿈은 어디까지 실현될 수 있을까.
환경을 지키는데는 환경오염을 발생시키지 않는 대체에너지 개발, 그리고 환경오염을 제거하는 신소재 개발 등 첨단 과학기술이 요구된다. 미래 환경기술의 발달은 삶의 질을 향상시키는 일과 밀접히 관련돼 있다.
20세기 최대의 도전이자 성과였던 달 착륙 이후 우주는 인류의 가능성을 시험하는 가장 큰 무대가 되고 있다. 우주항공 기술은 21세기의 주도권을 쥐는 가장 확실한 열쇠중 하나다
신소재 혁신의 바람은 컴퓨터 속에서 펼쳐지는 가상현실 세계에서도 불고 있다. 모델링, 시뮬레이션, 가상공장은 현실적으로 어려운 실험을 가능하게 함으로써 재료연구와 개발의 성공 확률을 높여준다.
기능성고분자
<요약>
고분자 물질 중에서 특수한 기능을 위주로 사용되는고분자.
<본문>
중 요한 부류의 예를 들면 다음과 같다. ① 전기전도성 고분자(conductive polymers):그 자체로서 혹은 혼입(混入:doping)에 의하여 전기전도성을 띠는 고분자로서 대개 주사슬 내에 짝이중결합을 가지고 있는 것이 특징이다. 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 등과 같은 것이있다. 전도성 고분자를 전극물질로 사용한 플라스틱전지는 단위질량당 전기에너지의 저장용량이 크다는 장점이 있다. 전도성 고분자 중에는 빛에 의하여 전도도가 증가하는 광전도현상(photoconductivity)을 나타내는 것도 있고, 전도성 고분자의 전기발광(electroluminescence)을 이용한 발광 소자도 개발되는 등, 응용성이 매우 다양하다. ② 압(壓) ·초(焦)전성 고분자(piezoelectric and pyroelectric polymer):압력의 변화 또는 온도의 변화에 의하여 전기를 발생시키는 고분자로서 폴리비닐리덴플루오라이드(poly vinylidene fluoride)가 있다. 열검지기, 적외선검지기, 음파 탐지기, 마이크로폰, 무접촉 스위치 등에 사용된다. ③ 자기(磁氣)특성 고분자:상자기성을 가지는 고분자로서 홀전자를 가지고 있어야 한다.④ 비선형광학특성 고분자:빛을 조사하면 그 광(光)에너지의 일부를 조사한 주파수의2배 ·3배 등의 주파수를 가지는 빛으로 변화시켜 주는 고분자. ⑤ 감광성 고분자:감광성수지라고도 하며, 빛에 의하여 다리걸침되어 용해도가 감소하거나, 반대로 사슬이 끊어져 용매에 대한 용해도가 증가하는 성질을 이용하여 음화(陰畵)나양화(陽畵)를 만드는 데 사용된다. 특히 전자산업에서 집적회로를 만드는 석판술(lithography)에 사용된다. ⑥ 생 ·의료용(biomedical) 고분자:인공장기 ·인공피부 ·인공혈관 등과 같은 생체접합성 고분자와 서방성(徐放性)의약용 고분자등이 이에 속한다. ⑦ 분리막용(用) 고분자:고분자 막으로서 어떤 특수한 성분만 선택적으로 투과시키는 성질을 가지는 고분자. 이러한 고분자막(膜)은 물질의 분리 및 정제에 사용된다. 인공신장용 투석막은 이러한 고분자분리막의 한 종류이다. ⑧ 이온교환수지:불용성 고분자에 이온성 작용기를 첨가하여 그 반대이온(counter ion)이 수용액 중의 다른 이온과 교환이 가능하도록 만든 것. 수용액 속의 이온의 분리 및 제거에 사용된다. ⑨ 고정화 촉매 ·효소:촉매나 효소를 고분자사슬에 결합시켜 둠으로써 반응생성물의 분리를 쉽게 할 뿐 아니라 사용 후에도 회수하여 재사용할 수 있게 한 것. ⑩ 액정 고분자:고분자 주사슬이 배향되어 있어서 기계적 물성 및 광학적 물성이 뛰어나기 때문에 첨단 소재로서 응용 가치가 크다.
2. 강화플라스틱
<요약>
섬유 같은 강화재(强化材)로복합시켜, 기계적 강도(强度)와 내열성을 좋게 한 플라스틱.
<본문>
섬 유보강수지(纖維補强樹脂)·강화플라스틱이라고도 한다. 보강재로는, 유리섬유·탄소섬유 및 케블라(Kevlar:미국 뒤퐁사의 상품명)라고 하는 방향족 나일론섬유가사용되고, 플라스틱(이것을 매트릭스라고 부른다)으로는 불포화 폴리에스테르, 에폭시수지 등의 열경화성(熱硬化性) 수지가 많이 쓰인다. 가장 일반적인 것으로서 불포화폴리에스테르를 유리섬유로 보강하면 큰 장력강도와 내충격성(耐衝擊性)을 가지는 재료가 된다. ［표］와 같이, 불포화 폴리에스테르 자체는 경질(硬質)폴리염화비닐과 폴리메틸메타크릴레이트에 비해서 장력강도는 작지만, 유리섬유로 보강하면 그 함유량이증가할수록 장력강도는 커진다. 엔지니어링 플라스틱으로서 구조재료에 이용된다. FRP의 특징은 상온(常溫)·상압(常壓)에서의 형성이 가능하여, 특히 금형(金型)을 필요로 하지 않으며, 난연성(難燃性)인 데다가 바닷물 등에 내식성(耐蝕性)이 좋은 점이다.
건재(建材), 요트·소형선박의 선체(船體), 욕조(浴槽)·컨테이너·헬멧 등에쓰인다. 탄소섬유·케블라 등과 에폭시수지의 복합재료는 유리섬유 복합재에 비해서가볍기 때문에, 단위 무게당의 강도(이것을 比强度라고 한다)가 다른 재료와 비교해서매우 크다. 가볍고 강한 특징을 살려서 항공기의 기재(機材)로 쓰인다. [그림]과 같이 탄소섬유와 에폭시수지의 복합재를 사용하면 기체의 무게를 약 30% 가볍게 할 수있고, 날개 면적도 30% 정도 감소할 수 있다.
에폭시수지와 유리섬유로 된 적층판(積層板)의 표면 등에 동박(銅箔)을 입히고, 또 광감광성(光感光性) 필름을 붙인것은 산업용 전자기기(電子機器) 재료로서 대량 생산하고 있다.
3. 엔지니어링플라스틱
<요약>
공업재료·구조재료(構造材料)로 사용되는 강도(强度) 높은 플라스틱.
<본문>
강 철보다도 강하고 알루미늄보다도 전성(展性)이 풍부하며, 금·은보다도 내약품성(耐藥品性)이 강한 고분자(高分子) 구조의 고기능 수지(樹脂)이다. 이 플라스틱의성능과 특징은 그 화학구조에 따라 다른데, 주로 폴리아미드·폴리아세틸·폴리카보네이트·PBT(폴리에스테르 樹脂)·변성(變性) PPO(폴리페닐렌옥사이드)의 5종류로 분리된다. 이들의 공통점은 분자량이 몇 십∼몇 백 정도의 저분자(低分子) 물질인 종래의 플라스틱과는 달리, 몇 십만∼몇 백만이나 되는 고분자물질이라는 점이다.
따라서 이 플라스틱은 강도·탄성(彈性)뿐만 아니라, 내충격성(耐衝擊性)·내마모성(耐磨耗性)·내열성(耐熱性)·내한성(耐寒性)·내약품성·전기절연성(電氣絶緣性) 등이뛰어나 그 용도도 가정용품·일반잡화는 물론, 카메라·시계부품·항공기 구조재·일렉트로닉스 등 각 분야에 걸쳐 사용할 수 있다. 한편, 이보다 한발 앞서 엔지니어링플라스틱을 유리섬유 또는 탄소섬유 등과 혼합시켜, 더욱 강력한 특성을 발휘하는 복합재료인 섬유강화플라스틱(FRP:fiber reinforced plastics)의 개발도 이루어졌다.
4. 파인세라믹스
<요약>
고도기술로 개발되어 절연체 ·내열재 ·구조재로 쓸 수 있는 새로운 세라믹.
<본문>
뉴세라믹스(new ceramics)라고도 한다. 도자기 ·유리 ·시멘트 ·내화물(耐火物)등 종래의 요업제품을 세라믹이라 하는 데 대하여 이것보다 더 ‘정교한(fine)’ 세라믹이라는 뜻이다.
원 자간 결합력이 강하기 때문에 열팽창계수가 작고 급열 ·급랭에 견딜 수 있으며고온에도 강하다. 종래의 세라믹은 산화알루미늄이나 산화규소 등의 산화물을 원료로하지만, 최근에는 천연에 없는 질화규소나 탄화규소를 원료로 하는 것과, 빛이나 전기적인 특수한 성질을 가지고 있는 것도 나왔다. 금속 ·플라스틱에 이어서 ‘제3의 소재’라 불리고 있다. 의용재료(醫用材料) ·유전재료(誘電材料) ·자성재료(磁性材料) ·압전재료(壓電材料) ·광학재료 등 고도의 기능을 갖추게 된파인세라믹스를 상품화하여, 인공뼈 ·인공관절 ·인공치아 등에 실용화하고 있다.
한편 질화규소를 주체로 한 세라믹스는 고온에서도 뛰어난 기계적 특성을 지녀, 자동차 엔진이나 가스터빈 등으로 이용하려는 연구가 세계 각국에서 활발히 추진되고있다.
5. 초내열합금
<요약>
고온에서의 사용에 견디는 것을 주요 목적으로 만들어진 합금.
<본문>
초합금(超合金)·입자분산강화합금·결정제어합금을 합쳐 초내열합금이라 하며, 보통 700℃ 이상의 고온에 견딜 수 있도록 만들었으며, 제트 엔진의 터빈 날개 등에서 사용된다.
초 합금에는 니켈이나 코발트를 주성분으로 하며 고온·강도 외에 치수의 시간 경과에 따른 변화나 산화·유화 등 부식에 대한 내구성이 요구되므로 많은 합금원소를 첨가하여 성질의 최적화를 꾀한다. 한편 입자분산강화합금에서는 초내열 합금인 니켈기(基) 합금에 토리야(이산화 트리움) 입자를 분산시킨 TD니켈과 니켈기 초합금에 미립의 이산화트리움을 분산시킨 것이 주류를 이루고 있다. 이들 합금은 초내열 합금이 고온에서 변형 파괴되는 것에 견딜 수 있는 내(耐)크리프 변형을 향상시키고 있다.
6. 수소저장합금
<요약>
금속과 수소가 반응하여 생성된 금속수소화물.
<본문>
태 양에너지를 이용하여 해수(海水)로부터 얻을 수 있는 수소는 자원적 제약을 받지않을 뿐만 아니라 환경보전 측면에서도 문제되지 않는 적격한 에너지 매체로서 주목되었다. 따라서 안전하면서도 효율적인 저장방법과 수송방법을 검토하게 되어, 1960년 최초로 네덜란드의 필립스사(社)에서 란탄-니켈계(系)의 수소저장합금을 개발하였다. 이것은 금속과 수소가 반응하면 금속이 수소가스를 흡수하게 되어 금속수소화물을 생성하고, 이를 다시 가열하면 수소가 방출되는데, 금속에 따라 흡수·방출의 양과 난이도(難易度)가 다르다. 그 중에서도 티탄-철합금, 란탄-니켈합금, 마그네슘-니켈합금 등은 거의 실용화 단계에 있다. 수소기관자동차, 태양열을 이 합금에 저장하는 냉난방시스템, 핵융합(核融合)에 이용하는 중수소(重水素)의 분리, 또한 도로에 쌓인 눈을 녹이는 데 응용하려는 연구도 진행되고 있다.
7. 액정
<요약>
액체와결정(結晶)의 중간상태에 있는 것.
<본문>
고 체물질을 가열하여 녹이면 복굴절(複屈折) 등의 이방성(異方性)을 나타내는 액체상이 되는 것이 있다. 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙적이며 액체상태인데 다른 방향으로는 규칙적이어서 광학적으로 결정상태를 나타내므로 이방성 액체라고도 한다. 예를 들면, 파라아족시아니솔의 결정을 가열하면 116℃에서융해하여 액정이 되며, 134℃ 이상에서 액체가 된다. 액정이 되는 물질에는 그 밖에 벤조산콜레스테린 ·파라아족시페네톨 ·파라메톡시신남산 ·올레산나트륨 등이 많이알려져 있다.
형상 기억합금(shape memory alloy)
❤특정 합금을 외부의 힘을 가하여 변형시킨 후 특정 온도 이상으로 가열하면 변형되기 전의 형상으로 되돌아 가려고 하는 현상을 형상 기억효과라고 한다.
대표적인 합금으로 티탄-니켈 합금이 있으며 인공위성 부품, 인공심장밸브, 감응장치 등에 쓰인다.
❤형상기억의 역사
형상기억 합금은 1951년 미국 일리노이 대학의 리드 교수팀이 금-카드뮴 합금과 인듐-티탄 합금에서 발견한 것이 최초라고 할 수 있으나 그 당시에는 별로 주목받니 못했다. 그후 1962년 미해군 병기 연구소의 Buehler 박사가 이끄는 연구진에 의해 니켈-티탄의 합금이 뛰어난 형상기억성을 가짐이 발견된 후 학계 및 산업계의 큰 관심을 일으켜 본격적인 연구가 수행되기 시작했다.
최초의 실용화는 1969년 NASA의 아폴로 우주선으로 달착륙선의 파라볼라 안테나라고 말하고 있다.이 안테나는 150℃에서 조립하여 실온에서 안테나를 접어 로켓에 적재하기 쉬운 형태로 달표면까지 운반한 후, 달표면에서 태양의 빛이 닿으면 달표면의 온도는 200℃까지 상승하기 원 상태로 만들어 지는 것을 이용하였다 때문에 순간적으로. 형상기억합금이 실용적으로 이용되기 시작한 것은 1980년대 이후인 최근의 일이며 최근에는 구리와 철을 이용한 형상기억 합금이 개발되고 있다.
신소재 의 종류 와 특징 첨단 신소재 종류 신소재 의 종류 신소재 섬유 종류 신소재 종류
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www.jntp.or.kr/isn/board/download.php?bid=jina_pds&cno...
상의 역사 이래 가장 짧았다는 점이다. 반면 그러한 결정에 .... 신소재의 종류 등 기존소재와 같이 원료, 사용용도 및 기능에 따라 매우 다양하므로 먼저 원료를 중심으.
www.happycampus.com/doc/3473463
형상기억의 역사 형상기억 합금은 1951년 미국 일리노이 대학의 리드 교수팀이 금-카드뮴 합금과 인듐-티탄 합금에서 발견한 것이 최초라고 할 수 있으나 그 당시에는
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