공학 자료등록 세라믹공정 - 탄소의 여러가지 동소체 레폿 CS

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공학 자료등록 세라믹공정 - 탄소의 여러가지 동소체

[공학] 세라믹공정 - 탄소의 여러가지 동소체

1. 미세구조의 정의 및 성질 분석

그림1) 흑연

1) 미세구조란?

- 원자가 아주 근접한 에너지준위를 가질 때, 이 준위의 그룹에 대응하여 원자의 스펙트럼선에 파장이 근접한 몇 개의 선이 한 무리가 되어 관찰되는 현상 ① 정의 및 용도

흑연(黑鉛, Graphite)그림1)은 탄소의 동소체 중 하나이고, 석묵(石墨)이라고도 불린다. 흑연의 영어 명 Graphite의 어원은 (글 따위를) 쓰다라는 뜻을 가진 그리스어 Graphein에서 나왔으며 외관적으론 흑색(철회색)을 띠며 금속광택을 가진다. 천연에서 산출하거나 인공적으로 제조하는데 전기의 양도체, 활마재, 연필심, 도가니·전기로·아크의 전극 등에 사용된다. ? 결정구조 및 성질

그림2) 흑연의 결정구조

흑연은 거의 순수한 탄소(C)로 구성되어 있으며 다이아몬드와 동질이상(同質異像)1)이다. 전기저항은 방향에 따라 큰 차이를 보이는데 천연일 경우 결정의 형태는 육각판 모양의 편평한 모양이며, 인공일 경우 결정은 바늘상이나 덩어리 상이다. 내열성, 내열충격성, 내식성이 강하고 전기 및 열 전도성이 좋은 편이다.

흑연의 결정구조그림2)는 탄소 여섯 개로 이루어진 고리가 연결되어 층을 이룬 모양으로 c값(층간 간격의 2배)은 6.696?, 탄소 간 결합 길이는 1.42?이다. 흑연의 단위격자그림3)는 탄소 원자 4개를 포함한다. 격자상수는 2.456?이다.

화학적으로는 상당히 안정한 물질로 공기 중에서의 발화점은 500~600°C 또는 그 이상이다. 산소 중에서 가열하면 600~700°C에서 이산화탄소가 된다. ? 흑연의 주 용도

●연필의 재료

그림3)흑연의 단위격자

●로켓의 케이스나 화학공정에서의 내열성 장비의 재료

●화학 공정에서의 내식성 기구의 재료

●전기 용광로의 전극이나 전기 분해를 위한 기구의 재료

●원자로에서 중성자 감속재 및 반사재

●많은 물건의 주형 및 윤활제 감마제

2)다이아몬드

① 정의 및 용도

그림4) 다이아몬드

다이아몬드(diamond)그림4)는 주성분이 탄소로 이루어진 천연광물 중 가장 굳기가 우수한 대표적인 보석 가운데 하나로 광채가 뛰어나며, 금강석(金剛石)이라고도 부른다. 허나 다이아몬드는 일정도형의 형태를 유지하고 있어야 보석으로써의 가치가 인정되어지며, 그렇지 않으면 공업용 다이아몬드로서 사용된다. 흔히 다이아몬드의 질량의 단위에는 대부분의 보석의 질량의 단위로 쓰이는 캐럿(carat)을 쓴다. ? 결정구조 및 성질

결정구조는 반복되는 구조로 원자 배열이 특정 재료의 강도를 강하게 하는 데 쓰이고 있다 다이아몬드 결정 구조는 다이아몬드 입방(diamond cubic) 결정구조를 따르는데 섬어연광 공간군과 매우 비슷한 구조적인 특성을 가지고 있다.

격자는 반복되는 패턴으로 설명된다. 다이아몬드 결정구조에서 이러한 격자는 각 단위당 특색 있는 2개의 사면체로 결합된 원자를 갖게 되는데, 단위 정의 각 면의 1/4만큼 침입하였다. 결정의 모양은 팔면체이다.그림5)

다이아몬드는 강도에 따라 화씨 1400도부터 1607도 사이에서 완전히 연소된다.

그림5)다이아몬드 결정구조

3)탄소 나노튜브(CNT) ? 정의 및 용도

탄소 나노튜브(Carbon nanotube, CNT)는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 형성하고 있는 탄소의 동소체이다. 1991년 일본 NEC 연구소의 이이지마 스미오(飯島澄男) 박사가 전기방전법을 사용하여 흑연의 음극상에 형성시킨 탄소덩어리를 투과전자현미경을 통해 분석하는 과정에서 처음 발견되었다.

이 물질이 발견된 이후 과학자들은 합성과 응용에 심혈을 기울여왔는데, 반도체와 평판 디스플레이, 배터리, 초강력 섬유,

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