표면 처리와 트라이볼로지
인공위성 등 진공 속에서 쓰는 기구의 고체 윤활제로서 흑연보다 이황화 몰리브덴(MoS₂)이 적합한 이유로 옳은 것은 무엇인가?
- AMoS₂는 흑연보다 훨씬 단단하므로, 진공 속에서 금속 상대면과 직접 마찰되어도 깎이지 않고 막으로 오래 남기 때문
- B흑연의 층간 미끄럼은 흡착수 등의 도움을 받고 있어 진공 속에서는 마찰이 커지지만, MoS₂는 그렇지 않기 때문
- C흑연은 증기압이 높아, 진공 속에서는 실온 부근에서도 조금씩 승화하여 층이 얇아지고 곧 없어져 버리기 때문
정답과 해설 보기
정답: B. 흑연의 층간 미끄럼은 흡착수 등의 도움을 받고 있어 진공 속에서는 마찰이 커지지만, MoS₂는 그렇지 않기 때문
흑연과 MoS₂는 둘 다 층상 결정으로, 약한 반데르발스 힘으로 쌓인 층이 미끄러짐으로써 낮은 마찰을 보입니다. 다만 흑연에서는 층의 가장자리 등에 흡착된 물 분자나 기체가 층 사이의 미끄럼을 돕고 있기 때문에, 진공 속이나 건조한 기체 속에서는 마찰 계수가 커지고 마모도 늘어납니다. MoS₂는 층 사이가 원래 미끄러지기 쉽고, 진공 속에서 마찰 계수가 0.05 정도 이하로 낮으므로 우주 기기에 쓰입니다. 반대로 습한 대기 속에서는 MoS₂가 산화하기 쉬워 성능이 떨어집니다. 둘 다 무른 재료이며, 경도로 선택하는 것이 아닙니다. 흑연이 승화하여 없어지는 것은 2000℃를 넘는 고온에서이며, 기구를 사용하는 온도에서는 문제가 되지 않습니다.