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투광성 $MgAl_2O_4$의 제조 공정 및 응용 분야 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.17 no.4, 2014년, pp.15 - 29  

김하늘 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  김진명 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  박영조 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  고재웅 (한국기계연구원 부설 재료연구소) ,  김해두 (한국기계연구원 부설 재료연구소)

초록이 없습니다.

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
투광성 세라믹의 대표적인 예시에는 어떤 것이 있는가? 하지만, 거의 모든 사람들은 어린 시절부터 투광성 세라믹을 직/간접적으로 보거나 만져본 적이 있다. 코 런덤 (corundum), 사파이어 (sapphire), 루비 (ruby), 스피넬 (spinel), 에메랄드 (emerald) 등과 같은 보석이 바로 일상에서 접할 수 있는 대표적인 투광성 세라믹이기 때문이다 (Fig. 1).
세라믹 분말을 원료로 투명한 세라믹을 제조하는 공정이 매우 어려운 이유는 무엇인가? 그런데, 통상적으로 분말을 원료로 하는 제조공정의 경우 투명성을 가지게 하기는 매우 어려운 것으로 여겨진다. 분말이라는 것이 매우 작은 1차 입자의 응집으로 이루어진 집합체이고, 1차 입자들 간에 공간이 필연적으로 발생할 수 밖에 없기 때문에 분말 내부에는 반드시 기공을 포함하고 있으며, 이는 전체 세라믹 제조 공정 안에 특화된 처리 과정을 포함시키지 않고서는 제거하기가 어려운 것으로 알려져 있다. 이러한 기공이 제조된 세라믹의 광 투과도를 가장 크게 저해하는 요인이므로 투명한 세라믹을 얻기가 쉽지 않은 것이다.
어떤 물체가 투광성을 지니기 위한 조건은 무엇인가? 3에 정리하여 나타내었다.1)첫째, 물체를 구성하는 물질의 밴드 갭 (Band gap) 에너지가 가시광선 영역의 파장에 해당하는 에너지와 일치하지 않을 것. 일례로 금속은 밴드 갭 자체가 없이 연속적인 에너지 준위를 가지기 때문에 투명하게 만드는 것이 불가능하다. 둘째, 물체의 내부에 빛을 산란시키는 요인이 없을 것. 대표적인 산란 인자는 물체 내부에 존재하는 결함 (pore, impurity)과 물질의 결정 구조이다. 빛이 어떤 물질에 통과하는 과정에서 내부의 결함을 만나게 되면 결함의 에너지 준위에 의해 흡수가 일어나거나 또는 굴절률 차이가 매우 큰 결함이 있다면, 빛이 여러 방향으로 산란하게 되므로 투광성을 잃게 된다. 또한, 결정 구조가 입방형이 아닌 물질은 결정면의 방향성 (면지수)에 따라 굴절률이 달라지므로 빛이 통과하면서 복굴절 (Birefringence)이 연쇄적으로 일어나며 산란이 누적되어 투명성을 얻기가 어렵다. 셋째, 물체의 표면이 매우 평탄 하게 잘 가공이 되어 있을 것. 물체의 표면이 거칠게 되면 빛이 난반사 (Diffuse Reflection)가 일어나서 투광성이 나타나지 않는다. 일례로 투명한 유리를 거친 사포로몇 번만 문질러도 뿌옇게 되는 것을 쉽게 관찰할 수 있다.
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