고분자·복합재료
중합의 종류, 분자량과 분자량 분포, 결정화도, 유리 전이 온도, 점탄성 모델, 열가소성과 열경화성, 혼합 법칙과 임계 섬유 길이를 3지선다 문제로 학습합니다. 계산 문제도 해설과 함께 연습할 수 있습니다.
—나의 정답률
0 / 12푼 문제
고분자·복합재료 핵심 정리
고분자는 단량체(모노머)가 부가 중합이나 축합 중합으로 연결된 긴 분자 사슬로 이루어져 있습니다. 분자량에는 분포가 있으며, 수평균 분자량 Mn과 중량평균 분자량 Mw의 비가 분포의 폭을 나타냅니다. 결정 영역과 비정질 영역이 섞여 있는 결정성 고분자에서는 결정화도가 밀도, 강성, 투명성을 좌우하며, 비정질 영역의 분자 운동이 동결되는 온도가 유리 전이 온도 Tg입니다.
고분자의 변형은 시간과 온도에 의존하는 점탄성 거동으로, 맥스웰 모델이나 보이트 모델로 응력 완화와 크리프를 나타냅니다. 섬유 강화 복합재료의 강성은 섬유 방향에서는 등변형률, 수직 방향에서는 등응력의 혼합 법칙으로 추정하며, 단섬유에서는 임계 섬유 길이가 보강 효과를 결정합니다.
고분자·복합재료 문제 목록(12문제)
- 축합 중합(단계 중합)으로 합성되는 고분자는 무엇인가?
- 열경화성 수지의 특징으로 옳은 것은 무엇인가?
- 결정성 고분자(반결정성 고분자)의 유리 전이 온도 Tg와 융점 Tm에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 분자량 1.0×10⁴ g/mol인 분자와 1.0×10⁵ g/mol인 분자를 같은 질량씩 섞은 고분자 시료가 있다. 수평균 분자량 Mn과 중량평균 분자량 Mw의 조합으로 옳은 것은 무엇인가?
- 폴리에틸렌의 완전 결정의 밀도를 1.000 g/cm³, 완전 비정질의 밀도를 0.850 g/cm³라고 한다. 밀도 0.925 g/cm³인 시료의 결정화도(질량 분율)에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 같은 종류의 고분자에서 결정화도가 높아지면 일반적으로 어떻게 되는가?
- 폴리염화비닐(PVC)에 가소제를 넣으면 유리 전이 온도 Tg와 재료의 성질은 어떻게 되는가?
- 점탄성의 역학 모델에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 맥스웰 모델로 나타낼 수 있는 고분자에 일정한 변형률을 주었더니 초기 응력이 5.0 MPa였다. 완화 시간을 50 s라고 하면, 100 s 후의 응력에 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 탄소 섬유(영률 230 GPa)를 에폭시 수지(영률 3.5 GPa) 속에 부피 분율 60%로 한 방향으로 정렬해 넣은 복합재료가 있다. 섬유 방향의 영률을 혼합 법칙으로 어림하면 가장 가까운 것은 무엇인가?
- 고분자의 점탄성에서 시간-온도 환산 법칙(시간-온도 중첩 원리)의 개념으로 옳은 것은 무엇인가?
- 지름 7.0 µm, 인장 강도 3.5 GPa인 탄소 섬유와, 섬유와의 계면 전단 강도가 50 MPa인 수지로 이루어진 복합재료가 있다. 섬유의 강도를 충분히 살리는 데 필요한 임계 섬유 길이 lc = σf·d/(2τc)에 가장 가까운 것은 무엇인가?