[신소재공학]슈퍼섬유에 대하여
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- 목차
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Ⅰ. 슈퍼섬유의 정의
Ⅱ. 보강섬유로 사용되는 슈퍼섬유
1. 수송(자전거, 자동차) 분야
2. 스포츠 분야
3. 항공․우주 분야
4. 토목건축분야
- 본문내용
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Ⅰ. 슈퍼섬유의 정의
슈퍼섬유란 현재 섬유기술과 실용적인 목표를 감안해볼 때 ① 강도가 20g/den 이상(900m의 섬유중량이 1g일 때 1데이너, d로 표기, 2g이면 2d), ② 탄서율은 500g/den 이상으로 ①과 ②를 동시에 만족하는 재료를 슈퍼섬유라고 부르며, 이미 10년 전부터 그러한 섬유는 등장하였다.
데니어(Denier) 단위를 대신하여 GPa(Giga Pascal)으로도 표현되는데, 이때는 ① 강도가 2.2GPa 이상, ② 탄서율은 55GPa 이상의 역학물성을 동시에 만족하는 섬유를 슈퍼섬유라고 부르고 있다. 이와 같은 현재의 목표 값을 데니어당 20g 강도, 데이너당 500g 탄서율이다.
21세기에는 이러한 역학적 특성이 배 이상으로 향상되어, 강도가 40g/den 이상,탄성율이 1000g/den 이상의 제 2세대에 적합한 값이 되리라고 생각된다.
여러 슈퍼섬유 가운데 중요한 기술은 케블라 등의 “액정방사”와 폴리에틸렌의 “젤방사”라고 하는 방사방법이다. 케블라의 분자는 성냥개비와 같이 굽히기 어려우므로 강직성 고분자(rigid polymer)라고 부른다. 분자내에 거북의 등모양과 같은 육각형의 벤젠고리가 아마이드결합에 의해 매우 강하게 고정되어 있기 때문이다.
한편, 폴리에틸렌의 분자는 벤젠고리가 아닌 탄소의 단일결합(single bond)으로 되어있기 때문에 쇠사슬과 같은 분자가 자유자재로 움직일 수 있다. 이 때문에 학문적으로는 굴곡성 고분자(flexible polymer)라고 부르고 있다.
일본에서는 후술하는 바와 같이 두 가지 다 생산되고 있으며, 산업용 섬유를 비롯한 철도, 차량, 자동차, 기계, 기구부품, OA기기, 스포츠용품, 토목, 건축, 우주, 항공 등 각종 산업용 분야에서 공헌하고 있다.
폴리에틸렌 등의 굴곡성 고분자는 내열성의 문제로 인해 또 다른 이 이외의 용도확대를 모색하고 있다.
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