가소성

요약 외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 물질의 성질을 말하며 탄성한계를 넘는 힘이 작용할 때 나타난다.

물기가 있는 찰흙에 외부의 힘을 가하여 여러 형태로 변형시킨 뒤, 더 이상 외부에서 힘을 가하지 않아도 점토는 변형된 그대로의 모양을 유지한다. 추가로 힘을 가하지 않는 이상 변형된 형태가 영구적으로 유지된다. 이러한 찰흙의 특성과 같은 성질을 가소성이라고 한다. 소성(塑性)이라고도 한다.
 
대부분의 고체는 탄성을 가진다. 예로 든 찰흙의 경우에는 손으로 찰흙 놀이를 했던 경험에 비추어 보아 아무리 작은 힘을 주어도 변형되어 모양이 처음의 형태로 돌아오지 않았기 때문에 탄성이 없다고 생각할 수 있다. 하지만 손으로 가하는 힘의 최소 한계 내에서만 그렇게 경험되는 것이다. 만일 아무리 작은 힘을 가해도 모양이 변하여 원래대로 돌아오지 않는다면 탄성한계가 0이라고 한다. 이 경우에는 탄성이 없다고 말할 수 있다.

즉, 모든 고체에 탄성한계를 넘지 않는 크기의 힘을 가하면 물체는 힘이 작용하는 동안은 모양이 변형되지만 힘을 제거하면 원래의 모양으로 돌아온다. 따라서 물체의 가소성이 나타나려면 탄성한계를 넘어서는 크기의 힘을 가해 주어야 한다. 탄성체의 대표적인 예인 스프링을 생각해 보면 항상 원래의 모습으로 돌아오는 것 같다. 하지만 스프링도 탄성한계를 넘는 힘을 가하면 원래의 형태로 돌아오지 않고 변형된 모습으로 남는다.
 
축축한 찰흙이나 석고는 탄성한계가 낮아서 가소성이 크며, 이와 같은 물질을 소성체(塑性體)라고 한다. 플라스틱과 고분자물질은 뚜렷한 탄성한계가 명확하게 하나의 값으로 정해지지 않지만, 비교적 작은 외력에 의해서도 가소성을 나타내는 것이 많다.
 
이에 비해 금속은 일반적으로 뚜렷한 탄성한계를 가지며 그 값도 커서 큰 외력이 작용하지 않으면 가소성을 보이지 않는다. 예로 스프링이 있다. 또 음료수 캔을 살짝 눌렀다가 떼면 원래의 모양으로 돌아오지만 꾹 누르면 찌그러진 모양으로 남는다. 보통 알루미늄이나 철로 캔을 만드는데 크기와 형태가 같다면 알루미늄 캔이 더 쉽게 찌그러지는 것을 알 수 있다. 이렇게 탄성한계가 작아서 소성이 잘 보이는 알루미늄을 사용하여 많은 금속 부품을 가공한다.
 
또한 가소성은 온도의 영향도 받는다. 예를 들면, 암석도 고온·고압인 지각(地殼) 하부에서는 가소성을 보인다. 고분자물질 중에는 가열하면 뚜렷하게 가소성이 커지는 것이 있다. 예로 플라스틱에 열을 가하고 살짝 힘을 주면 쉽게 휘어지는 것을 들 수 있다. 이러한 성질을 열가소성이라 한다. 플라스틱이라는 말 자체에 가소성 물질이라는 의미가 있다. 폴리에틸렌·PVC·폴리스타이렌·폴리메타크릴산에스터 등의 고분자물질은 열가소성이 큰 대표적 플라스틱 물질들이다.

고분자물질 중에는 분자 사이의 상호작용이 강하여 상온(常溫)에서는 가소성을 나타내지 않는 것이 있는데, 이러한 고분자물질에도 적당한 물질을 혼합하면 물러져서, 상온에서도 뚜렷한 가소성을 보이는 경우가 있다. 이와 같은 물질을 가소제라 한다.