세라믹은 단단하고, 무기물이며 금속은 아니고, 열과 부식에 저항력이 높은 물질입니다. 형상을 먼저 만들고 높은 온도에서 열처리를 하죠. 금속 및 고분자(유기물)과 비교할 때, 경도와 탄성도가 높고, 고온에 잘 견디며 열팽창계수는 낮은 편입니다. 연성은 거의 없으며 내부식성, 내마모성은 우수하고 밀도는 금속에 비해서는 다소 낮은 편이죠. 전기 전도도와 열 전도도는 금속만은 못하지만 높고 낮음을 어느 정도 조절할 수 있습니다. 응력과 변형률의 측정 곡선에서는 탄성 변형 이후에 파괴로 이어지며 소성 변형은 거의 일어나지 않습니다.
전기적인 특징을 살펴보면, 대부분은 세라믹은 비교적 높은 비저항(10^11Ωcm 정도)과 매우 높은 절연 파괴 전압(10kV/mm 이상)을 가집니다. 다만, 조성을 바꾸거나 도핑 과정을 통하여 전기 저항 등은 조절이 가능합니다. 유전 특성에 있어서는 일반적으로는 비유전율이 6에서 12 정도이나 커패시터와 같이 특수한 응용을 위해서는 350에서 3,000 정도에 이르기까지 비유전율을 높일 수 있습니다. 기계적인 특성에서는 기본적으로 취성 물질입니다. 즉, 원자간 결합 거리는 늘어날 수 있지만 결합 원자들을 바꾸는 채인징 파트너는 일어나지 않으며 결합이 끊어지는 순간 바로 파괴에 이름으로써 오로지 탄성 변형만 가능합니다. 성형 가공이나 열 처리 과정에서 생성되는 공공이나 빈자리들이 기계적인 성능에 큰 영향을 줍니다.
세라믹의 분류 방법에는 여러가지가 있지만, 용도를 중심으로 하여 시대적으로 종래의 세라믹과 좀 더 발전된 세라믹으로 구분해볼 수 있습니다. 종래의 세라믹은 세라믹 고유의 특성을 잘 이용하여서 용기나 자기, 생활용품을 만들거나 벽돌이나 타일과 같은 건축 자재나 높은 내열성 및 내구성을 이용하는 자재로 이용, 혹은 연마재나 시멘트처럼 분말 형태로 지금껏 활용되어 오고 있습니다. 이후로 세라믹 기술을 더욱 발전시켜서 새로운 응용 분야들을 발굴, 개척하여 오고있으며 특히 전기전자 재료나 소자 분야에서의 응용과 구조 재료나 구조물로서의 응용이 획기적입니다.
전기전자 분야에서는 회로용 기판이나 소자나 부품의 패키징, 커패시터의 유전체나 압전(piezoelectric) 소자, 이외에도 도전성 세라믹을 비롯하여 자성이나 광전자 분야에서도 이용이 활발하죠. 구조용 세라믹의 경우에는 윤활 등 내마모성이 필요한 분야, 생체친화성이 필수인 바이오 분야, 높은 내열성과 내구성의 핵이나 방사능 시설 분야, 가벼우면서도 강함을 이용하는 탈 것(vehicle)이나 생활용품 분야 등 실로 다양합니다. 특히 전기적 응용에서는 전류의 흐름을 막는 절연체, 그리고 정전 쌍극자를 한껏 저장할 수 있는 유전체로서의 응용이 주목할 점입니다.
세라믹 소재를 성형하는 방법은 크게 두가지로 분류됩니다. 하나는 유리 형성 공정(glass forming process)으로 유리 혹은 유사 유리에 대해 적정한 작업 온도(working temperature)에서 모양을 만들고 냉각하여 굳히는 빙식으로 프레싱이나 취입(blowing), 인발(drawing), 섬유 성형(fiber forming) 등이 있습니다. 다른 하나는 분말 성형 공정(particulate forming process)으로 대부분의 세라믹 성형에 이용되는 방법입니다. 즉, 분말로 모양을 먼저 만들고 고온에서 장시간 가열, 열처리를 하여서 최종 제품을 만드는 공정이죠.
재료 측면에서 볼 때 세라믹 계열은 실로 다양하며, 지금도 계속 만들어지고 있어 일일이 나열하기란 어렵습니다. 다만, 분류를 좀 더 쉽게 하기 위하여 사용되는 원소의 종류에 따라 규산염(silicate)계와 비규산염(non-silicate)계로 구분을 하죠. 규산염계는 용어 그대로 규소(silicon, Si)와 산소를 주성분으로 하는 세라믹입니다. 지구상에서 가장 풍부하게 활용할 수 있는 원소인 실리콘과 반응하여 산소가 이산화규소를 만들고 여기에 다른 원소나 산화물들이 더해집니다. 비규산염계 세라믹에는 산화물, 질화물, 탄화물 등 여러가지가 존재하는데, 여기에서는 단순히 산화물(oxide)계와 비산화물(non-oxide)계로 구분합니다. 즉, 산소 함유 여부에 따른 분류이죠. 전기 전자 분야에서 세라믹은 전도도가 아주 높지는 못한 도체(poor conductor), 절연체(insulator), 그리고 유전체(dielectric)로 활용되며, 이 정도의 분류로도 설명이 가능하기 때문입니다.
세라믹을 도체로서 이용하여서 만들어지는 전기전자 재료나 소자들에는 발열체, 저항, 바리스터, 써미스터, 고체 전해질, 가스 센서, 초전도 등으로 실로 많은 소재, 소자나 부품들이 있습니다. 알루미나 기판은 전기 전도도는 낮으며 열 전도도는 높다는 특성을 이용하죠. 유전체로서의 사용도는 단연코 커패시터를 들 수 있습니다.
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