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재료공학110

페로브스카이트 (Perovskite) 구조 페로브스카이트 (Perovskite) 구조란? 페로브스카이트 (Perovskite)는 러시아 우랄산맥에서 처음 발견된 티탄산칼슘 (CaTiO3)으로 구성된 광물의 이름을 딴 결정구조입니다. 페로브스카이트 구조는 다양한 과학 및 기술 분야에서 많은 흥미로운 특성과 응용으로 인해 널리 연구되는 구조입니다. 특히 전자 및 태양광 에너지 분야에서 많은 기술 응용 분야에서 유용한 것으로 알려져 있습니다. 페로브스카이트 (Perovskite) 구조의 특징 페로브스카이트 구조는 각 팔면체의 중심에 금속 이온(일반적으로 티타늄이나 철과 같은 전이 금속)이 있는 모서리를 공유하는 산소 원자의 팔면체 네트워크를 포함하는 입방체 단위 셀을 특징으로 합니다. 금속 이온은 일반적으로 +2 또는 +3 산화 상태이지만 다른 산화 .. 2023. 4. 21.
스피넬 구조(Spinel structure)란? 스피넬 구조(Spinel structure)는 많은 광물과 세라믹에서 흔히 발견되는 결정 구조입니다. MgAl2O4를 갖는 광물 스피넬의 이름을 따서 스피넬 구조로 불리게 되었습니다. 스피넬 구조는 8면체 및 4면체 사이트 모두를 점유하는 양이온 이온을 갖는 산소 이온의 입방 밀집(cubic close-packed, ccp) 배열로 구성됩니다. 스피넬 구조에서 양이온은 일반적으로 Mg, Fe, Zn, Al 및 Cr과 같은 2가(2+) 및 3가(3+)입니다. 팔면체 자리는 6개의 산소 이온으로 둘러싸여 있고 사면체 자리는 4개의 산소 이온으로 둘러싸여 있습니다. 2가 양이온은 8면체 사이트를 차지하고 3가 양이온은 4면체 사이트를 차지합니다. 스피넬 구조는 두 개의 상호 침투하는 면심 입방체(fcc) 격자.. 2023. 4. 21.
결정립계 (grain boundary) 의 의미와 이동 결정립계 (grain boundary) 란? 다결정 (polycrystalline)의 고체 물질에서 결정립계는 물질을 구성하는 개별의 결정립들 사이의 계면 또는 경계를 나타냅니다. 결정립은 원자가 정렬되고 반복적인 패턴으로 배열된 물질의 영역입니다. 결정립계는 일반적으로 한 결정립의 정렬된 결정 격자가 다른 결정립의 정렬된 결정 격자와 완벽하게 정렬되지 않아 경계에서 구조의 불연속성을 초래하기 때문에 재료의 결함으로 이해할 수도 있습니다. 결정립계는 인접한 두 결정립 사이의 불일치 영역으로 볼 수 있습니다. 결정립계의 특성 입자 경계는 기계적 강도, 전기 전도도, 열 전도도 및 내식성과 같은 재료의 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 결정립 경계의 특성은 기울기, 비틀림, 틀어진 방향의 각도, 불순.. 2023. 4. 19.
점결함(point defects)의 종류 결정성 고체 또는 결정 (crystalline solid)에서 점 결함(point defects)이란? 점 결함은 결정성 고체의 격자 구조의 결함입니다. 이러한 결함은 국부적이며, 즉 결정의 특정 지점에서 발생하며 전체 구조로 반복되며 확장하지 않습니다. 점 결함의 종류 공공(vacancy), 침입형(interstitial) 및 치환형 (substitutional) 결함 등 여러 가지 유형의 점 결점이 있습니다. 공공은 원자가 격자 부위에서 빠져 결정 격자에 구멍이나 빈 자리를 남길 때 발생합니다. 반면에, 침입형 결함은 정상적인 격자 부위 사이의 위치에 여분의 원자가 격자에 존재할 때 발생합니다. 치환형 결함은 결정 격자에서 다른 종류의 원자가 원래의 원자 격자 자리를 대체할 때 발생합니다. 점 결함의.. 2023. 4. 17.
Guinier-Preston(GP) zone이란? Guinier-Preston(GP) zone이란? 알루미늄 합금에서는 시효 열처리 과정에서 Guinier-Preston(GP) zone으로 알려진 준안정상이 생성 됩니다. GP zone은 합금의 시효 과정에서 형성되는 용질 원자의 클러스터의 일종으로 볼 수도 있습니다. 모상과는 결정학적으로 정합(coherent)의 관계를 가지며, 자체가 일정한 격자 구조를 가지며 투과 전자 현미경을 사용하여 관찰할 수 있습니다. 클러스터, GP zone, 중간상, 안정상의 순으로 석출이 진행된다고 할 때 클러스터와 GP zone에 대한 구분은 정합성의 차이로 정의할 수 있습니다. GP zone의 형성 과정과 안정한 형태에 대한 원인 GP zone의 형성은 용질 원자가 확산되어 함께 모여지기 시작하는 시효의 초기 단계에서.. 2023. 4. 13.
재료의 분류 (Classification of materials) 재료는 화학적 구성, 물리적 특성 및 용도에 따라 분류할 수 있습니다. 다음은 고체 재료를 분류할 수 있는 예입니다. 금속(metal): 이 물질들은 금속 결합을 가지고 있는데, 이것은 원자들이 자유 전자 구름에 의해 함께 묶여 있다는 것을 의미합니다. 금속은 일반적으로 광택이 있고 연성이 있으며 열과 전기의 전도성이 좋습니다. 금속의 예로는 구리, 알루미늄, 철, 금 및 은이 있습니다. 고분자(polymer): 폴리머는 일상 생활에서 익숙한 플라스틱과 고무 재료를 포함합니다. 일반적으로 탄소, 수소 및 기타 비금속 원소(O, N, Si)에 기초한 유기 화합물입니다. 반복 단위의 긴 사슬 또는 체인으로 구성된 분자 구조를 가지게 됩니다.폴리머는 천연 또는 합성일 수 있으며, 부드럽고 유연한 것에서부터 단.. 2023. 4. 13.
복합 재료 강화(composite materials strengthening) 복합 재료(composite materials)는 기계적 특성을 향상시키기 위해 모상 (matrix) 내에 재료 전체의 강화를 위해 강화상(reinforcing elements)을 첨가, 분산시키는 복합 재료 강화(composite materials strengthening)를 통해 만들 수 있습니다. 다음과 같은 다양한 방법과 원인을 통해 강화를 이룰 수 있습니다. 하중 전달 및 분산: 외부로부터의 하중을 모상으로 부터 더 강하고 단단한 강화상으로 하중을 전달할 수 있습니다. 이 하중 전달은 모상의 응력을 줄이고 복합 재료 전체의 강도를 증가시킵니다. 변형 경화 (strain hardening): 강화상을 추가하고 모상 내에 분산하는 것으로부터 재료가 소성 변형을 겪을 때 발생하는 변형 경화 (stra.. 2023. 4. 11.
육방정계(Hexagonal close-packed, HCP) 육방정계(Hexagonal close-packed, HCP) 구조 HCP는 Hexagonal close-packed의 약자로, 이 구조에서 원자는 밀집된 육각 격자로 배열되며 각 원자 또는 이온은 12개의 가장 가까운 이웃으로 둘러싸여 밀집된 배열을 형성합니다. HCP 구조는 일련의 밀집된 육각형 레이어로 시각화할 수 있으며, 각 레이어는 c축(육각형 평면에 수직인 방향)을 따라 원자 간 간격 거리의 절반만큼 오프셋됩니다. 결과 구조는 육각형 프리즘 단위 셀을 생성하는 교대로 밀집된 층의 스택입니다. FCC(face-centered cubic) 및 BCC(body-centered cubic)와 같은 결정 구조와 달리 cubic 구조가 아니고 c축의 단위 셀 길이가 a에 비해 더 길다. 그 결과 HCP 구.. 2023. 4. 11.
계면 결함 (Interfacial defects)의 종류 계면 결함이란? 계면 결함 (Interfacial defects) 혹은 면결함은 서로 다른 결정 구조 또는 구성을 가진 재료의 두 영역 사이의 계면에서 발생하는 일종의 결정학적 결함입니다. 우선 금속에서 결함의 종류를 알아봅시다. Point defects: Vacancy defects, Interstitial atoms, Substantial atoms Line defects: Dislocation Area defects (Interfacial defects): Grain boundaries, twin boundaries 등등 Volume defects: Voids, second phases 계면 결함의 종류 결정립계(Grain boundaries): 결정립계는 가장 일반적인 유형의 계면 결함이며 결정 .. 2023. 4. 10.

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