유리란?

유리란？

유리란 일반적으로 규사, 소다회, 탄산석회 등의 혼합물을 고온에서 녹인 후 냉각하는 과정에서 결정화가 일어나지 않은 채 고체화되면서 생기는 투명도가 높은 물질을 유리라고 합니다. 또한 아무리 끓여도 끓지 않으며 수증기로 증발하지도 않고 녹았다가 급냉을 시킬 때 그 구조가 매우 불규칙한 특성을 갖고 있답니다. 이렇게 액체상태에서 제자리를 찾아가지 못하고 그냥 굳어지기 때문에 유리는 열역학적으로 액체(동결된 냉각액체)에 속합니다. 이렇게 차갑게 냉각되어 굳어진 유리는 너무 빨리 차가워졌기 때문에 상당히 불안정합니다. 강도가 낮기 때문에 쉽게 깨져버립니다.

그래서 이때는 서냉이라는 과정을 다시 거칩니다. 급냉시킨 유리를 약 700도 정도로 유지되어 있는 로(furnace)안에 넣고 아주 천천히 온도를 낮춰가면 유리가 투명성을 잃지 않으면서 꽤 강한 강도를 가지게 됩니다. 유리는 고온에서도 점도가 상당히 높은 용액을 냉각시킨 재료이므로 이온 결정이나 혹은 금속과 같이 일정한 용융온도에서 저절로 결정화되는 물질과는 달리 고온의 작업온도에서도 유리구조 단위들(사면체, 팔면체)은 결정격자와 같이 규칙적인 배열을 이루지 못합니다.

유리는 점도가 무한히 높은 용액 상태로 고화된 물체입니다. 유리 용융액(유리물)을 냉각시키면 열역학적 임계영역을 통과한 후 액체의 구조와 유사한 준 안정한 과냉각액체로 동결되며 유리 용융액은 냉각시 준 안정한 상태인 유리상태로 전환됩니다.

유리 용융액(유리물)을 900±100℃에서장시간 방치하면 내부구조가 규칙적으로 배열되어 결정이 석출되기 때문에 불투명하게 되고 순수 유리로서의 특성을 상실하게 됩니다. 이와 같은 현상으로부터 소위 결정화 유리(結晶化 유리, glass ceramics)란 새로운 재료가 개발되었습니다. 예를 들어 우주선 기술 등에 사용되는 극한적인 내열성을 가진 재료를 들 수 있으며, 결정화가 일어났음에도 불구하고 투명한 성격을 갖고 있는 것도 있습니다.