모설 데이

1차 모멘트에 이어 단면 2차 모멘트도 다뤄보도록 하겠습니다. \(I_x\) = ∫\(y^2\)dA로 정의 되는 단면 2차 모멘트는 수직거리의 제곱에 미소단면적을 곱해 적분해 준 값입니다. 이때 미소단면까지의 거리가 \(\rho\)라면 (\(x^2+y^2\)) 극관성 모멘트 또한 정의할 수 있습니다. 극관성 모멘트는 \(J_o\)로 나타내며 아래첨자의 o는 o에 대한 모멘트 값이라는 뜻 입니다. \(J_o\) = ∫\(\rho^2\)dA 라는 식이 나오게 됩니다. ∫\(\rho^2\)dA = ∫\(x^2\)dA + ∫\(y^2\)dA 이므로 \(J_o\) = \(I_x\) + \(I_y\) 가 됩니다. 이때 단면 A의 x축에 대한 회전반지름 \(r_x\) 에 대해 \(I_x\) = \(r_x^2\)A가 ..

비정질의 고분자는 낮은 온도에서 딱딱하게 , 중간온도에서 고무 처럼 , 고온에서는 점성을 가진 액체와 같이 거동하게 됩니다. 상대적으로 낮은 온도에서는 탄성적으로 훅의 법칙 (\(\sigma\)=E\(\epsilon\))을 따르게 됩니다. 그리고 중간,고온에서는 고무나 액체같은 성질로 복합적인 성질을 가지는 조건을 점탄성 이라고 합니다. 탄성 변형은 굉장히 순간적입니다. 그리고 시편에 주어진 하중을 제거하면 빠른 속도로 회복하게 되어 처음 상태로 돌아오게 됩니다. (탄성영역에서) 또한 하중이 가해지는 순간 변형이 시작되게 됩니다. 물론 하중을 제거하는 순간 돌아오게 됩니다. 그런데 점성 거동의 경우 다릅니다. 하중을 가한뒤 변형은 순간적이지 않습니다. 또한 하중을 제거했을때에도 완전히 회복되지 않습니다...

지금까지 점결함과 선결함을 다뤘다. 이번에는 면 결함에 대해 알아보자. 계면 결함은 일반적으로 다른 결정 구조와 다른 결정 방향을 가진 재료의 두 부분을 분리하는 2차원 경계 이다. 계면 경계의 외부표면, 결정립계, 상 경계, 쌍정 경계의 4가지에 대해 알아보자. 1. 외부 표면 가장 명확한 경계 중의 하나로써 결정구조가 끝나는 부분이다. 표면 원자들은 완전하게 결합하지 못한 상태로 있기 때문에 불안정 하므로 내부에 있는 원자보다 높은 에너지 상태에 있다. 이러한 표면 원자의 결합 상태로 인해 표면 에너지가 생기는데, 이것은 단위 면적당 에너지의 단위로 표현된다. 이러한 표면 에너지를 줄이기 위해 재료는 가능하다면 표면적을 최소화 하려고 한다. 예를들어 액체의 경우 구의 형태를 띄게 된다. 2. 결정립계..

지금까지 점 결함을 알아보았다. 점 결함이 모여 이것이 선을 이룬 선결함이 있을때 이를 우리는 전위 (dislocation) 라고 부른다. 실제로 모든 결정 재료는 응고 및 소성 변형 도중 또는 급랭할때 생기는 열응력에 의해 생성된 전위가 있다. 전위는 금속 및 세라믹 재료의 소성변형과 관련이 있다. 위의 그림의 빈틈을 한 선이라고 생각하자 이러한 결함은 이동이 가능한데 위의 그림은 고체 내에서 전위가 이동한 모습을 나타내었다. 고체 전체를 이동시키는 것보다 이러한 전위를 이동 시켜 결국 조금조금씩 고체를 이동시키는 것은 효율이 높다. 전위의 종류에는 칼날전위와 나선전위 2가지가 있다. 하나씩 알아보도록 하자. 1. 칼날 전위 3차원 단위에서 위에서 보았을때 선결함의 전위선은 하나의 점같이 보이는데 칼날..

앞서 살펴본 결정 구조는 완벽하다. 하지만 이러한 이상적인 고체는 사실 존재하지 않는다. 모든 고체들은 다양한 결함을 가지고 있다. 하지만 결함이라 하여 항상 좋지 않은 것은 아니다. 이러한 결함을 조절하여 원하는 재료의 특성을 얻을 수 있기 때문이다. 결정 결함은 크게 3가지가 있다 점결함, 선결함, 그리고 면결함이다. 금속에서의 점 결함에 대해 먼저 알아보자 금속에서 점 결함의 종류는 원자빈자리(공공)과 자체 격자 간 원자가 있다. 1. 원자 빈자리 가장 간단한 형태의 결함으로, 원래 원자가 있어야 할 자리에 원자가 없어져서 형성 모든 결정 고체는 원자 빈자리를 포함한다. 본질적으로는, 원자 빈자리가 있으면 결정의 엔트로피가 증가 우선 원자 빈자리의 평형 개수 Nv(보통 입방미터당)은 다음 식으로 구..

동질이상이 같은 조성에 다른 구조라면 동질이형은 단원소 고체에 여러가지 다른 구조를 의미한다. 탄소는 단원소 고체로의 동질이형이 존재한다. 이들은 금속,세라믹,폴리머중 어느 분류에도 속하지 않는다. 탄소는 많은 산업분야에서 굉장히 중요한 역할을 하고 있다. 그중 대표적으로는 다이아몬드, 흑연 등이 존재한다. 1. 다이아몬드 다이아몬드는 ZnS와 같은 형태를 띈다. Zincblende구조인 것이다. 하지만 모든 원소가 탄소인 형태이다. 각각의 탄소원자는 sp3혼성을 하여 다른 4개의 탄소에 결합하는데, 이 모양은 사면체이다. 다이아몬드는 알려진 가장 단단한 재료이다. 그리고 매우 높은 열 저항성이 있다. 이 결정구조는 다이아몬드 입방 이라고 부른다. 큰 단결정은 보석을 만들고 작은 경우 공업용으로 사용한다..

규산염들은 지각에 존재하는 가장 풍부한 원소들인 규소와 산소가 주 성분인 재료이다. -ex) 흙덩어리, 암석, 점토 및 모래 SiO4(4-) 사면체의 여러가지 배열을 이용해서 표현해보자. SiO4(4-) 의 형태는 이러하다. Si원가 각각이 4개의 O원자에 결합되어 있는데 산소원자들은 사면체의 형태를 취하고 있다. 이것이 규산염의 기본단위이기 때문에 이를 음으로 하전된 독립체로 둔다. 특징으로는 1. Si-O원자간 결합들은 상당한 공유결합 특성을 가진다. - 이온성으로 간주 x 2. 방향성이 있고, 결합이 강하다. 3. O원자들이 안정되기 위해 모두 1개씩의 전자를 필요로 하므로 SiO4(4-) 사면체마다 -4전하 이것으로 여러가지 규산염의 구조들이 나타난다. 1. 이산화규소 화학적으로 가장 간단한 규산..

세라믹 결정은 전하의 균형이 맞아야 한다. 따라서 양이온의 양전하와 음이온의 음전하를 더했을때 중성이 되야 안정적인데, 이에 따라 양이온과 음이온의 수가 적절히 조절 된다. 3가지 경우를 살펴 보자. 1. AX형 구조 2. AX2형 구조 3. ABX3형 구조 1. AX형 구조 일반적으로 세라믹 재료들은 같은 수의 양이온과 음이온을 갖게 된다. 이들을 일컬어 AX형 화합물이라고 부르는데 A가 양이온, X가 음이온이다. AX화합물에는 몇 가지 다른 결정 구조들이 있다. 예시를 3가지를 들겠다. (1) 암염구조 암염, NaCl의 경우 양이온과 음이온의 배위수가 모두 6이며, (이때 배위수는 가장 가까운 다른전하의 이온의 수) 따라서 반지름 비율이 0.414와 0.732 사이에 놓이게 된다. 배열구조는 FCC구..