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박막·표면·나노 재료

모상 속에 크기가 다른 석출물 입자가 분산된 합금을 고온에서 장시간 유지할 때 일어나는 오스트발트 숙성(오스트발트 성장)에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A작은 입자일수록 주위의 용해도가 높으므로 녹아 사라지고, 그 원자가 큰 입자로 확산하여 큰 입자가 성장한다
  2. B큰 입자일수록 주위의 용해도가 높으므로 큰 입자가 녹고 작은 입자가 성장하여, 크기가 고르게 되어 간다
  3. C입자끼리 직접 부딪쳐 합체하는 것만으로 평균 입경이 커진다
정답과 해설 보기

정답: A. 작은 입자일수록 주위의 용해도가 높으므로 녹아 사라지고, 그 원자가 큰 입자로 확산하여 큰 입자가 성장한다

곡률 반지름이 작은 입자는 계면 에너지만큼 화학 퍼텐셜이 높아, 주위 모상에서의 평형 용해도가 높아집니다(깁스-톰슨 효과). 그래서 작은 입자 주위에서는 용질의 농도가 높고 큰 입자 주위에서는 낮아지므로, 용질은 작은 입자에서 큰 입자로 확산합니다. 이렇게 하여 작은 입자는 사라지고 큰 입자가 성장하여, 전체 계면의 면적(계면 에너지)이 줄어 갑니다. 석출 강화 합금의 과시효에 의한 연화나 나노입자의 조대화의 주된 원인입니다. 용해도의 대소 관계가 반대인 선택지는 틀렸으며, 입자의 충돌·합체는 오스트발트 숙성과는 다른 기구입니다.

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