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소개글
토기도 석기도 그 소재가 비금속 무기질 고체이다. 석기는 주로 천연의 유리〔흑요석(黑曜石)〕로 만들어진 것이다. 이 흑요석은 기술적으로 본다면 세라믹스(ceramics)가 아니다.목차
제 1 장새로운 석기시대의 개막
1. 세라믹스의 두 조상, 두 줄기의 족보
2. 파인 세라믹스의 탄생
제 2 장
다채로운 전자적 기능의 응용
1. 유전성을 이용한 제품
2. 도전성을 이용하는 세라믹스
제 3 장
세라믹스의 미래도
1. 자성재료로서의 세라믹스
2. 광학 재료로서의 세라믹스
3. 내열 강도재로로서의 세라믹스
4. 바이오 세라믹스
제 4 장
특성을 낳는 세라믹스의 구조
1. 원자와 이온의 충전상태
2. 특이한 성질의 원인
제 5 장
세라믹스를 만든다
1. 소결체
2. 유리
3. 가루
4. 단결정
5. 다공질체
6. 박막
7. 섬유
본문내용
도전성을 전자도전성과 이온도전성으로 나눌 수 있다. 전자도전성은 다시 금속도전성과 반도성으로 구분된다. 금속도전성이란 전기를 잘 통하는 성질이며, 온도가 상승함에 따라 도전율이 작아진다(저항이 커진다)는 것이 특징이다.한편, 반도성(半導性)이란 도전율이 금속도전성보다는 작고, 온도의 상승과 더불어 전기가 통하기 쉬워지는 특성이다.
반도성은 다시 마이너스전하를 갖는 전자가 움직이는데 의한 것인지, 아니면 플러스전하인 정공(正孔)이 움직이는 것에 의한 것인지에 따라 n형과 p형으로 구별된다. n형 반도성은 마이너스전하를 가진 전자가 움직이는 것이고 p형 반도성은 플러스의 정공이 움직이는 것을 말한다.
깨끗하게 고온을 만드는 「저항발열체」
「내열성」에다 「도전성」까지 갖는 세라믹스는 큰 전류를 흐르게 함으로써 생기는 발열로 고온을 만들어 낼 수 있다. 이것을 저항발열체(抵抗發熱体)라 부른다. 얻어지는 고온은 가스의 연소로 얻어지는 것보다 분위기가 깨끗하다.
저항발열체로서 가장 많이 사용되고 있는 것은 탄화규소가 있으며 이외에도 규화몰리브덴(MoSi2), 란탄크로메이트 등이 있다.
우연이 낳은 「온도를 자동제어 하는 물질」
사용온도는 높지 않으나, 고온이 될 수록 저항이 급격히 커진다는 독특한 성질을 가진 것이 반도성 티탄산바륨 세라믹스이다.
저항특성은 저온에서는 저항이 작지만 어느 일정 온도에서부터 급격하게 저항이 증가한다. 이 소자에 전기를 통해두면 저온에서는 보통의 발열체로서 작용하지만, 급격히 저항이 증대하는 영역으로 들어서면 거의 전류가 흐르지 않게 되므로, 온도상승은 거기서 멎는다. 즉 온도를 자동으로 제어하게 되는 것이다.
많은 구멍이 안전을 감시하는 「가스센서」
산화주석은 세라믹스의 특질인 「내열성」과 「내식성」이 뛰어난 물질이다. 치밀하게 소결하기 힘들고, 구멍 투성의 상태(이것을 다공질체라 한다)가 반영구적으로 유지된다. 산화주석을 사용하는 가스센서의 경우, 가연성 가스와 접촉한 후부터의 응답속도와 저항값의 변화가 크게 변하는 것이 양립되는 최적온도가 300℃부근이다. 현재 산화주석 이외에도 많은 n형 반도체의 다공질 세라믹스가 가스센서로서 연구되고 있다.
P형은 더미스터에 적합
P형 반도체에서는 전기를 통하는 주체인 정공의 모빌리티가 작아 충분한 도전성을 얻기 위해서는 많은 수의 정공의 존재가 필요하다. 다공질의 P형 반도체에서도 산소가스의 흡착 ․ 탈착에 의해 반도체 속의 정공의 농도가 변화하지만 본래의 농도에 비교하면 변화의 정도가 작으며 저항값의 변화도 근소하다.
더미스터(Thermal Sensitive Resistor)로 사용되는 P형 반도체로서는 철, 니켈, 코발트 등 천이금속(遷移金屬)의 산화물이 있으며, 응용범위는 온도센서, 진공계, 발진회로, 적외선 센서 등으로 사용할 수 있다.
더미스터의 응답속도를 올리기 위해서는 소자를 되도록 작게 하는 편이 좋으나, 소자간의 특성에도 불규칙성이 커질 우려가 있기 때문에 적절히 조절해야 한다.
전자장치를 보호하는 바리스터
대부분의 재료에서는 전압(V)과 전류(I)는 비례하고 있지만 산화아연에 미량의 산화비스무트(Bi2O3)를 첨가하여 소결한 것은 전압과 전류가 비례하지 않는다. 바리스터 전압이라 불리는 전압값 까지는 거의 전류가 흐르지 않으나 그것을 넘어서면 전압이 약간만 증가하여도 전류는 대폭적으로 불어난다. 즉 바리스터전압 이하에서는 고저항이나, 바리스터전압 이상에서는 갑자기 저저항이 된다. 보통의 저항체와는 달리 전압에 의해 저항이 변화하는 저항체라는 뜻에서 바리스터라 불린다.(Voltage Variable Resistor)
전류가 흐르는 방향에서의 입계(粒界)의 수를 바꾸는 것만으로 바리스터전압을 바꿀 수 있으므로, 쉽게 전압이 수10V에서 수만V에 이르는 바리스터가 만들어지며 보호회로용 소자로서 사용되고 있다.
