금속-세라믹 복합소재 접합 기술 동향과 과제

1. 서론

금속과 세라믹은 각각 우수한 기계적 및 물리화학적 특성을 지니고 있다. 금속은 높은 강도와 연성을 바탕으로 구조적 안정성을 제공하며, 가공성이 뛰어나 다양한 형태로 제작이 용이하다. 그러나 고온 환경에서는 강도가 저하되고 산화에 취약하다는 단점이 있다. 반면 세라믹은 고온에서도 우수한 강도와 내산화성, 내마모성을 유지하며 화학적 안정성이 높다. 하지만 취성이 강하여 충격에 약하고 파손 위험이 높다는 치명적인 단점을 가지고 있다. 이러한 상반되는 특성 때문에 금속과 세라믹을 단독으로 사용하는 데는 한계가 존재한다.

따라서 금속과 세라믹의 장점을 결합하고 단점을 상쇄하기 위해 금속-세라믹 복합소재가 활발하게 연구되고 있으며, 다양한 산업 분야에서 핵심 소재로 자리매김하고 있다. 금속-세라믹 복합소재는 우수한 기계적 강도와 고온 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 내마모성, 내부식성 등의 특성 향상도 기대할 수 있다. 하지만 금속과 세라믹의 상이한 물리적, 화학적 특성 때문에 두 소재를 효과적으로 접합하는 것은 매우 어려운 과제로 남아 있다. 특히, 열팽창 계수의 차이로 인한 잔류 응력 발생, 계면…