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 단단하고 단단한 것에 이르기까지 다양한 특성을 가지고 있습니다. 고분자의 예로는 폴리에틸렌, PVC, 나일론, 고무 등이 있습니다. 고분자 재료는 일반적으로 밀도가 낮습니다. 따라서, 기계적 특성은 일반적으로 금속 및 세라믹 재료와는 상이하며, 단단하거나 강하지 않습니다. 하지만, 낮은 밀도를 가짐으로서 단위 질량당 강성 및 강도는 금속 및 세라믹 재료와 비교 가능할 수 있을 정도로 높은 수준으로 만들 수 있습니다. 일반적으로 연성이 높아 유연하여, 복잡한 모양으로 쉽게 형성할 수 있습니다. 고분자 재료의 주요 단점 중 하나는, 상대적으로 낮은 온도에서 소프트하게 되거나 분해될 수 있는 경향이 있다는 것입니다.
• 세라믹(ceramics): 세라믹 재료는 금속과 비금속 원소 사이의 화합물이며, 일반적으로 산화물, 질화물, 탄화물과 같은 무기 화합물로 만들어집니다. 따라서, 탄소가 없다는 의미의 무기재료라고도 합니다. 세라믹 재료는 일반적으로 매우 단단하고 부서지기 쉬우며 고온과 부식에 강합니다. 세라믹 재료의 예로는 도자기, 벽돌, 유리, 항공우주 분야에 사용되는 고온 재료 등이 있습니다.
• 복합재료(composites): 두 개 이상의 서로 다른 재료를 결합하여 요구하는 특성을 가지도록 설계한 재료입니다. 복합 재료는 금속, 고분자, 세라믹 또는 다른 재료를 결합하여 만들 수 있습니다. 복합 재료의 예로는 섬유 유리, 탄소 섬유 복합 재료 및 금속 매트릭스 복합 재료가 있습니다.
• 반도체(semiconductor): 반도체는 전기적으로 도체인 금속과 절연체인 세라믹 사이의 특성을 가지고 있습니다. 이러한 반도체의 전기적 특성은 미량의 불순물 원자의 존재에 따라 극도로 민감하게 변하게 되며, 이러한 불순물의 농도는 매우 좁은 공간 내에서 조절할 수 있고, 그렇게 함으로서 여러 전자 장치에 사용 가능한 반도체로 집적화 할 수 있습니다. 반도체는 트랜지스터, 다이오드, 태양 전지와 같은 전자 장치에 사용됩니다. 반도체의 예로는 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소가 있습니다.
• 생체 재료(Biomaterials): 생체 재료는 임플란트, 보철물 및 약물 전달 시스템과 같은 다양한 의료 애플리케이션에 사용되는 재료입니다. 생체 재료는 금속, 고분자, 세라믹 또는 생체 적합성이 있고 손상을 일으키지 않고 살아있는 조직과 상호 작용할 수 있는 다른 재료로 만들어질 수 있습니다.

 

이는 재료를 특성과 용도에 따라 금속, 고분자, 세라믹 재료 등으로 분류할 수 있고, 특정 연구 분야 또는 응용 분야에 따라 다른 분류 방식으로 나눌 수도 있습니다.

 

Photo by DLKR on Unsplash