실리카 세라믹의 과학 - 가까운 미래에 대량으로 사용될 유기화학 산업

게시 날짜 : 11 October 2024

작성자 : Preeti Wani

실리카 세라믹은 실리카라고 불리는 미세한 구형 입자를 포함하는 세라믹 소재의 일종입니다. 이 입자들이 융합되어 단단하고 내구성이 뛰어난 물질을 형성하기 때문에 의료 기기나 항공우주 부품과 같이 높은 내구성이 요구되는 분야에 적합합니다. 또한 실리카 세라믹은 소리 전달 및 빛 반사 측면에서도 흥미로운 특성을 지니고 있습니다. 따라서 이 소재로 만든 표면은 각각 음향 거울이나 광학 렌즈로 기능할 수 있습니다.

세라믹에서 실리카의 역할

• 실리카는 세라믹 소재의 견고하고 내구성 있는 기반을 형성하는 데 도움을 주기 때문에 세라믹 제조에 중요한 성분입니다. 또한, 실리카는 제품의 투명도를 높여 완성품의 외관을 향상시키는 역할도 합니다.
• 실리카는 도자기, 석기, 마졸리카 타일, 토기 형태의 항아리(냄비), 테라코타 인형 등 다양한 종류의 세라믹 재료에서 발견됩니다.
• 이 필수 미네랄은 햇빛이나 빗물 유출수 또는 주방 쓰레기 처리와 같은 산성 환경으로 인한 긁힘 및 변색에 대한 저항력을 제공합니다.

세라믹 코팅이란 실리카로 만들어진 코팅입니다.

실리카 세라믹 코팅은 금속 표면의 내구성을 향상시키기 위해 적용되는 얇은 보호층입니다. 또한 플라스틱이나 유리와 같은 다른 재료에도 사용되어 긁힘과 얼룩에 대한 저항력을 높입니다.

실리카 세라믹 코팅을 사용하면 다음과 같은 두 가지 이점이 있습니다.

• 첫째, 소재의 내구성을 높여줍니다.
• 둘째, 이는 환경적 요인(공기 및 수중 매개체 모두)으로부터 재료를 보호하는 데 도움이 됩니다.

이러한 종류의 코팅이 항상 필요하거나 바람직한 것은 아니지만, 사용하면 소지품의 수명을 크게 연장할 수 있습니다.

세라믹에는 어떤 종류의 실리카가 사용되나요?

이산화규소(SiO2)는 세라믹 타일, 조리대, 기타 장식용품에 가장 흔히 사용되는 실리카의 일종입니다. 기존의 점토 기반 고급 세라믹 에 비해 얼룩에 강하고 고온에서도 변형 없이 소성할 수 있다는 등 여러 장점이 있습니다. 또한 SiO2는 표면에 적용했을 때 단단하고 내구성이 뛰어난 표면을 형성하기 때문에 타일 지붕이나 샤워 부스 등에 사용하기에 적합합니다. 뿐만 아니라, SiO2는 광물 자체의 자연적인 광택 덕분에 별도의 유약이나 코팅 처리가 필요하지 않습니다.

실리카 세라믹의 응용 분야

실리카 세라믹은 잠재적인 응용 분야가 매우 다양하며, 여러 산업 분야에서 찾아볼 수 있습니다.

• 한 가지 예로 의료 산업을 들 수 있는데, 실리카 세라믹은 수술용 마스크와 환자를 적절하게 치료하는 데 필요한 기타 장비를 만드는 데 사용됩니다.
• 실리카 세라믹은 식품 산업에서도 부패를 방지하고 저장 중 영양소를 보존하는 용기를 만드는 등 다양한 잠재적 용도를 가지고 있습니다.
• 이러한 소재는 자동차나 항공기의 앞유리, 치과 임플란트, 안경 렌즈, 논스틱 ​​프라이팬이나 주걱과 같은 조리 기구, 또는 높은 내구성 등급(CR)이나 뛰어난 긁힘 방지 기능이 필요한 기타 모든 제품을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다.

세라믹 실리카는 어떻게 뼈 건강을 개선할까요?

세라믹 실리카는 여러 가지 방식으로 뼈 건강을 개선하는 것으로 알려진 미네랄의 일종입니다. 첫째, 파골세포 억제 작용을 통해 골절 위험을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 파골세포는 뼈와 기타 결합 조직을 분해하는 세포로, 뼈를 약화시키고 골절을 유발할 수 있습니다. 또한 세라믹 실리카는 뼈 건강에 중요한 콜라겐 수치를 건강하게 유지하는 데 도움을 줍니다. 더 나아가, 세라믹 실리카는 소변과 대변을 통해 배출되는 칼슘의 양을 줄여줍니다. 이는 뼈 건강에 필수적인 마그네슘과 칼륨과 같은 미네랄의 혈중 농도를 적정 수준으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 최근 연구 결과에 따르면, 생리적 수준의 실리카를 섭취한 그룹은 미네랄 침착 및 골 형성률이 30% 더 높았으며, 실리카 보충 그룹에서는 골 흡수가 감소한 것으로 나타났습니다.

실리카 세라믹 설치 방법

집의 벽과 바닥에 기술이 적용될 수 있을까요?

실리카 세라믹 기술은 단열 효과 향상, 소음 감소, 내구성 있는 바닥재 등 주택에 여러 가지 이점을 제공합니다. 이 기술은 세라믹과 석영을 견고하게 결합하여 습기와 손상으로부터 두 소재를 보호합니다. 기존 페인트나 코팅제 사용 시 발생하는 유해 물질이 없어 벽이나 바닥 표면의 색상이 오랫동안 변하지 않습니다. 또한 무독성 소재이므로 알레르기 걱정 없이 안심하고 사용할 수 있으며, 페인트칠이나 기타 유지 보수 작업의 필요성도 적습니다.

욕실, 주방 및 가정용 최고의 실리카 세라믹 제품

• 실리콘 매트 – 이 100% 실리콘 매트는 마우스 패드, 노트북이나 태블릿 보호대, 냄비 받침, 식탁 매트, 심지어 먼지떨이로도 사용할 수 있습니다. 또한 무독성 소재이며 식기세척기 사용이 가능합니다. 최근 자료에 따르면, 높은 실리카 함량(94% 이상의 SiO2) 덕분에 실리콘 매트는 최대 980°C(1800°F)의 고온을 견딜 수 있으며, 이는 유리 매트보다도 높은 내열성입니다. 하지만 높은 내열성을 위해 소재 강도는 다소 떨어질 수 있습니다. 실리콘 매트는 롤 형태로만 판매되며, 두께는 1/4인치, 1/2인치, 1.0인치 중에서 선택할 수 있습니다.
• 실리카 클레이 주방세제 캡슐 - 이 캡슐형 세제는 기름때와 얼룩을 빠르고 간편하게 제거해 주어 물때나 잔여물을 남기지 않아 주방에서 사용하기에 이상적입니다. 또한 유해한 화학 물질이 함유되어 있지 않아 환경 친화적입니다.
• 실리카 먼지 걸레 - 이 걸레는 순수 실리카 가루 99%로 만들어졌으며, 한 번만 쓸어도 먼지, 음식 부스러기, 기름때, 타일 줄눈 등을 제거하는 효과가 입증되었습니다.
• "타일 매직" 스크러버 티슈 - 이 제품은 타일 표면(및 기타 단단한 표면)에만 사용하도록 제작되었습니다. 쌓인 흠집을 제거하는 데 도움을 주며, 표면을 밝고 매끄럽게 만들어 줍니다.
• "매직 이레이저 유리 세정제 + 물티슈" - 이 키트에 포함된 유리 세정제는 천연 구연산을 함유하고 있어 유리창에 쌓인 기름때를 제거하는 데 도움을 줍니다.

실리카 세라믹의 장점

실리카 세라믹은 기존 세라믹에 비해 여러 가지 장점을 가진 세라믹의 한 종류입니다. 이러한 장점에는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 낮은 독성: 실리카 세라믹은 무독성이며 납, 수은 또는 기타 유해 화학 물질을 함유하지 않습니다. 또한 반응성이 낮아 긁힘이나 손상에 강합니다.
• 고온 저항성: 실리카는 고온에서 안정적이므로 오븐, 스토브, 벽난로 등에 사용하기에 적합합니다. 따라서산업용 실리카 모래는 다양한 산업 분야의 극한 조건에서 사용될 수 있습니다. 최근 연구 결과에 따르면, 원래 1400°C에서 녹는 SiO2의 점성 슬립 현상은 고온(>1400°C) 및 응력 조건에서 세라믹 코어의 강도를 저하시킵니다.
• 비다공성 표면: 실리카의 비다공성 특성은 먼지와 기타 오염 물질의 흡수를 막아 식기를 더 오랫동안 깨끗하고 새것처럼 유지해 줍니다.

실리카 세라믹의 어려움

• 실리카 세라믹을 사용하는 데에는 몇 가지 단점이 있습니다. 무엇보다도 이 재료는 상당히 비쌉니다.
• 둘째, 다른 소재만큼 충격이나 날씨에 강하지 않은 경우가 있습니다.
• 마지막으로, 특히 실외에서 사용할 경우에는 조심스럽게 다루고 옮겨야 합니다.

최근 뉴스

• 2022년 2월 2일, US Silica Holdings, Inc.는 자사의 산업 및 특수 제품 사업부에서 석유화학, 산업용 오일 및 식용유 생산에 주로 사용되는 대부분의 비계약 엔지니어링 점토 제품의 가격을 인상한다고 발표했습니다.
• 대량 생산용 적층 제조 기술의 세계적인 선두 기업인 데스크탑 메탈은 2022년 3월 7일, 다양한 입자 크기의 세라믹 및 금속 분말용 바인더젯 3D 프린팅 시스템인 X 시리즈를 출시했습니다.

북미 지역에서의 실리카 세라믹 사용

실리카 세라믹은 높은 강도, 낮은 열팽창 계수(CTE), 내식성 등 고유한 특성 덕분에 북미 지역에서 지속적으로 성장하고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 실리카 세라믹은 고온 또는 내화학성이 요구되는 응용 분야에 적합합니다. 또한, 자동차 및 석유·가스 산업의 성장이 이러한 제품에 대한 수요를 견인하고 있습니다. 최근 자료에 따르면 미국에서는 230만 명의 근로자가 업무 중 실리카에 노출되고 있습니다.