금속은 지속 가능한(그리고 수익성 있는) 미래를 위한 왕입니다

제임스 D. 블라이스

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James Blythe의 책상에서 —

좋아요, 청취자 여러분, 가장 두꺼운 콜라병 잔과 주머니 보호 장치를 꺼내세요. 한 주를 시작하기 위해 재료 과학에 대해 이야기해 봅시다.

오랫동안 야금학(금속 및 금속 합금의 과학)은 별로 매력적이지 않았습니다. “이런, Blythe 씨, 우리가 거기에 있는 모든 금속을 발견하지 않았나요? 무엇이 남을 수 있습니까? 우리는 아직도 모든 것을 강철로 만들고 있는데, 얼마나 지루한가! 이 최신 그래핀-나노-점-마이크로-튜브-복합체에 대해 들어보셨나요?” 나는이 느낌을 이해할 수 있습니다.

하지만 슈퍼 소재의 세계에서는 금속이 최고입니다.

일이 절대적으로 긍정적으로 완료되어야 할 때 금속을 부릅니다. 건물을 지어야 하거나 자동차 구조물을 제작해야 할 때 금속을 부릅니다. 강도와 내구성, 가공성이 필요하다면 금속을 부릅니다.

새로운 금속 합금이 항상 발명되고 있습니다. 여기에는 탄소가 몇 포인트 적고, 저기에는 스칸듐이 몇 포인트 더 있습니다. 그러나 야금학의 획기적인 발전은 1960년대만큼 눈길을 끌거나 충격을 주지는 않았습니다. 그러나 뒤처진 것은 새로운 합금의 연구 및 개발이 아니라 기존 합금의 구현 및 채택입니다. 더 나쁜 것은 이러한 중요한 자재를 지원하는 미국의 인프라가 아시아의 경제적 압력과 노후화된 인프라로 인해 지속적으로 침체되었다는 것입니다.

물론, Popular Mechanics의 "과학자들이 Unobtanium을 발명했습니다!"라는 헤드라인만큼 강력하지는 않습니다. 화장지보다 싸고, 강철보다 강하다!” 그러나 그것은 우리의 실제 미래에 훨씬 더 중요합니다.

사람들은 현대 사회가 플라스틱에 집착하는 것을 한탄하지만, 이러한 엔지니어링 소재가 생활용품으로 널리 확산되는 데에는 이유가 있습니다. 그러나 순환적이고 지속 가능한 경제에서 플라스틱과 복합재는 살기 좋은 곳을 찾는 데 어려움을 겪고 있습니다. 순환 경제에서 우리는 장치의 수명 종료에 대해 생각해야 합니다. 제품이나 장치가 더 이상 사용되지 않게 되면 어떻게 재처리하거나 재사용합니까? 플라스틱 및 복합재 재처리의 경우 옵션이 제한되어 있습니다(있는 경우).

그렇다면 다음 단계는 무엇입니까?

알루미늄, 티타늄과 같은 경합금이 미래입니다. 이러한 하드코어 제조 재료는 새로운 것은 아니지만 일반 철강 제품 때문에 간과되는 경우가 많습니다. 금속은 무한히 재활용 가능하며 더 많은 회사가 새로운 설계 접근 방식을 채택함에 따라 이러한 합금이 우리를 보다 수익성 있고 지속 가능한 미래로 이끌 수 있는 잠재력이 있습니다.

주요 장벽은? 해외 수출에 대한 비용 및 의존도. 토론해 볼까요?

여러분의 하드코어 야금학자들은 아마도 이전에 이런 말을 들어본 적이 있을 것입니다. 처음 접하시는 분들은 아마 제가 무슨 말을 하는지 전혀 모르실 겁니다.

건설, 제조 및 기타 여러 산업 분야에서 엔지니어와 과학자들은 "새로운" 것을 무시해 왔습니다. 따라서 많은 제작업체, 설계자, 작업장에서는 여전히 구식 구조용 강철이 왕이며 다른 모든 금속은 작동할 수 없다고 믿고 있습니다.

틀린 말이지만 그 심정은 이해합니다.

철강은 산업계의 많은 부분을 담당합니다. 그것은 선택의 재료로 운송 및 건설 산업을 지배합니다. 강력하고 저렴하며 쉽게 이용 가능하며 실행 가능성이 높습니다. 이는 좋은 철강제품의 상표입니다. 또한 무겁습니다.

무게는 연비를 감소시키고 자동차 성능에 상당한 제한을 가합니다. 부품은 더 빨리 마모되고 더 자주 교체해야 합니다.

건설 산업에서 강철은 콘크리트를 강화하고 구조적 뼈대를 제공하는 데 사용되며 심지어 내후성을 위해 경량 스킨으로 만들어집니다. 일부 추산에 따르면, 엔지니어링 설계에 근거하여 건설 현장에서 철강 사용은 노동력 절감이나 추가 안전 요소를 확보하기에는 과도합니다. [1] 이는 생산 과정에서 과도한 무게와 낭비를 의미합니다. 이 무게를 줄이기 위해 새로운 기술이 개발되고 있습니다.