유리전이온도는 무엇을 의미하나요?
재료과학 및 고분자화학 분야에서는유리전이온도(Tg)비정질 재료(예: 폴리머)가 유리 상태에서 고탄성 상태로 전환되는 온도를 설명하는 중요한 개념입니다. 이 온도점은 재료의 특성과 용도에 중요한 영향을 미칩니다. 다음은 지난 10일 동안 네트워크 전체의 핫 토픽과 핫 콘텐츠를 결합한 유리전이온도에 대한 자세한 분석이다.
1. 유리전이온도의 정의

유리전이온도란 비정질 물질(예: 플라스틱, 고무 등)이 냉각 중에 고탄성 상태에서 유리 상태로 변하는 온도를 말합니다. 이 온도 이하에서는 재료가 단단해지고 부서지기 쉬우며 탄력성을 잃습니다. 이 온도 이상에서는 재료가 부드러워지고 탄력이 생깁니다.
| 재료 유형 | 유리전이온도(Tg) 범위 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 폴리스티렌(PS) | 90-100°C | 포장재, 일회용 식기 |
| 폴리염화비닐(PVC) | 70-80°C | 파이프 및 케이블 절연 |
| 천연고무 | -60°C | 타이어,탄성제품 |
2. 유리전이온도에 영향을 미치는 요인
유리전이온도는 분자 구조, 첨가제, 외부 환경 등 다양한 요인의 영향을 받습니다. 주요 영향 요인은 다음과 같습니다.
| 영향을 미치는 요인 | 구체적인 지침 |
|---|---|
| 분자 사슬 유연성 | 분자 사슬이 더 유연할수록 Tg(예: 고무)는 낮아집니다. |
| 가교 정도 | 가교도가 높을수록 Tg(에폭시 수지 등)도 높아집니다. |
| 가소제 | 가소제를 첨가하면 Tg를 낮출 수 있습니다(예: PVC에 프탈레이트를 첨가). |
3. 유리전이온도의 실용화
유리전이온도는 산업생산과 일상생활에서 폭넓게 적용가치가 있습니다. 지난 10일간 Tg와 관련된 핫이슈는 다음과 같습니다.
1.신에너지 자동차 배터리 소재: Tesla는 최근 저온 환경에서 배터리 성능을 보장하기 위해 유리 전이 온도가 -20°C보다 낮아야 하는 새로운 고분자 전해질 개발을 발표했습니다.
2.생분해성 플라스틱: 환경보호 정책이 강화됨에 따라 PLA(폴리락트산)의 Tg(약 60°C)가 연구의 초점이 되고 있으며, 변형을 통해 내열성을 향상시킬 필요가 있습니다.
3.3D 프린팅 재료: 한 기술 기업이 상온에서 신속한 프로토타이핑이 가능한 저Tg 감광성 수지(Tg=40°C)를 출시해 업계의 주목을 받고 있다.
4. 유리전이온도의 측정방법
일반적으로 사용되는 Tg 측정 기술에는 시차 주사 열량계(DSC), 동적 기계 분석(DMA) 등이 포함됩니다. 다음은 각 방법을 비교한 것입니다.
| 방법 | 원리 | 정확도 |
|---|---|---|
| DSC | 열 흐름 변화 측정 | ±1°C |
| DMA | 기계적 특성의 변화 감지 | ±0.5°C |
| 팽창계 방법 | 볼륨 변화 측정 | ±2°C |
5. 요약
유리전이온도는 고분자 재료의 특성을 이해하는 핵심 매개변수 중 하나이며 재료의 선택 및 적용 시나리오에 직접적인 영향을 미칩니다. 신소재 기술의 급속한 발전으로 Tg의 정밀한 제어는 미래 소재 혁신의 핵심 방향이 될 것입니다. 최근 핫스팟에서는 새로운 에너지원부터 환경 친화적인 소재에 이르기까지 유리 전이 온도에 대한 연구가 여러 분야에서 획기적인 발전을 주도하고 있음을 보여줍니다.
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