심화탐구보고서 theme : 팔방미인 신소재 (티타늄) 참고자료
1.‘티타늄’이란 무엇인가?
: 티타눔은 매우 중요한 미래의 신소재의 하나로서, 은백색의 금속으로서, 원소 주기율표 상으로는 4a 족에 속하는 첫 번째 원소이며 원자번호는 22입니다.
그렇다면 여기서 신소재란, 금속 무기(無機) 유기 원료 및 이들을 조합한 원료를 새로운 제조기술로 제조하여 종래에 없던 새로운 성능 용도를 가지게 된 소재로서 신금속 재료, 비금속 무기재료, 신고분자재료, 복합재료 등으로 분류할 수 있는 것입니다.
2.티타늄은 여러 금속이나 신소재의 장점들만 골라서 지니고 있다고 하는 데 그 장점들은 무엇인가?
: 강도가 일반 강철의 2배, 알루미늄의 6배가 될 정도로 강하고 기계적 성질이 뛰어난 반면, 중량은 마그네슘, 알루미늄 다음으로 가볍고 전성(展性)과 연성(延性)이 높아서 가공하기에도 좋습니다.
또한 열에도 강하고 내식성(耐蝕性)이 뛰어나서 바닷물이나 산, 알칼리, 여러 가스 등에도 잘 견딥니다.또한 지각 속에 산화물의 형태로 0.6% 정도가 존재함이 밝혀졌는데, 이는 지각을 구성하는 8대 원소의 하나인 마그네슘에 이어 9번째로 많은 원소입니다.
3.티타늄이 산업적으로 쓰이기 시작한 것이 비교적 늦은 이유가 무엇인가?
: 녹는점이 비교적 높고 고온에서 산소, 질소, 공기 속의 수분 등과 매우 쉽게 결합해서 산화물이나 화합물이 아닌 단체(單體) 상태의 금속 티타늄을 얻기가 매우 힘들었기 때문입니다.
4.우리 주변에서 사용되어 지는 티타늄의 사용 예를 알아보자.
: 우리 주변에서 티타늄을 쉽게 볼 수 있는 것은 골프채, 자전거, 테니스라켓 등의 스포츠 용품과 목걸이, 팔찌 등의 악세사리 등을 먼저 들 수 있을 것입니다.
또한 시계, 카메라, 컴퓨터, 안경테와 같은 정밀기계용 부품들에 티타늄 소재가 쓰일 뿐만 아니라, 생체 적합성이 뛰어나기 때문에 인공뼈나 인공치아, 수술용구와 같은 의료용으로도 널리 이용되고 있습니다.
또한 티타늄은 항공우주 산업이나 화학공업, 선박 및 여러 설비 분야에 있어서도 없어서는 안 될 중요한 재료입니다.
티타늄이 포함된 강력한 합금은 항공우주용의 구조물, 엔진 등에 쓰이고, 티타늄은 바닷물에 견디는 힘이 백금만큼이나 강하기 때문에 선박용 부품이나 해수담수화 장치, 해양개발용 기기 및 공해방지 장치 등에도 이용됩니다.또한 내열성과 내식성이 뛰어나므로, 전기분해용 전극, 화력이나 원자력발전용 복수관, 열교환기, 반응기기 등에 쓰기가 매우 적합합니다.
첨단 과학기술용 소재로도 중요한 의미가 있습니다.
티타늄 합금은 초전도용 재료로도 쓰이고, 티타늄-사파이어 레이저는 테라(10의 12제곱)와트 급의 큰 출력을 내거나 펨토 초(1초의 10의 15제곱분의 일) 이하의 짧은 펄스를 내는 첨단의 광학실험에 이용되고 있습니다. (이하 생략)
