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이 책은 공업재료에 관한 입문용 강의의 교재로 구성되었다. 공학에서 이러한 공업재료를 다루는 분야를 ‘재료과학 및 공학’이라고 한다. 저자는 이 명명이 두 가지 중요한 기능을 제공한다고 생각한다. 첫째, 이는 과학적 원리와 실제 사이의 균형을 정확하게 표현하는 것으로서, 현대 기술에 적합한 재료를 선택하는 데 필요하다. 둘째,이 책을 구성하는 지침을 제공한다.

1. 재료공학
1.1 재료의 세계
1.2 재료과학과 공학
1.3 세상을 바꾼 6가지 재료
- 강으로 만든 다리: 금속 재료 소개
- 투명 산화물: 세라믹 재료 소개
- 스마트폰과 태블릿: 유리 재료 소개
- 나일론 낙하산: 고분자 재료 소개
- 케블라® 강화 타이어: 복합재료 소개
- 실리콘 칩: 반도체 재료 소개
1.4 재료의 공정과 선택
1.5 10의 거듭제곱에 의한 재료 살펴보기

2. 원자 결합
2.1 원자 구조
2.2 이온 결합
- 배위수
2.3 공유 결합
2.4 금속 결합
2.5 2차 결합 또는 van der Waals 결합
2.6 재료: 결합 분류

3 결정질 구조: 완전결정
3.1 7가지 결정계와 14가지 결정격자
3.2 금속 구조
3.3 세라믹 구조
3.4 고분자 구조
3.5 반도체 구조
3.6 격자 위치, 방향, 면
3.7 엑스선 회절

4 결정 결함과 비정질 구조: 결함
4.1 고용체: 화학적 결함
4.2 점 결함: 0차원 결함
4.3 선 결함 또는 전위: 1차원 결함
4.4 면 결함: 2차원 결함
4.5 비정질 고체: 3차원 결함

5 확산
5.1 열적으로 활성화된 공정
5.2 열에 의한 점 결함의 생성
5.3 점 결함과 고상 확산
5.4 정상 상태 확산
5.5 또 다른 확산 경로

6 기계적 거동
6.1 응력 대 변형률
- 금속
- 세라믹과 유리
- 고분자
6.2 탄성 변형
6.3 소성 변형
6.4 경도
6.5 크리프와 응력 완화
6.6 점탄성 변형
- 무기 유리
- 유기 고분자
- 탄성고분자

7 열적 거동
7.1 열용량
7.2 열팽창
7.3 열전도도
7.4 열충격

8 파괴의 분석과 방지
8.1 충격 에너지
8.2 파괴 인성
8.3 피로
8.4 비파괴 시험
8.5 파괴의 분석과 방지

9 상태도: 평형 미세구조 형성
9.1 상 법칙
9.2 상태도
- 전율 고용체
- 고용체가 없는 공정 상태도
- 한율 고용체를 갖는 공정 상태도
- 공석 상태도
- 포정 상태도
- 일반적인 2원 상태도
9.3 지렛대 법칙
9.4 서냉을 통한 미세구조 형성

10 속도론: 열처리
10.1 시간: 제3차원
10.2 TTT 선도
- 확산 변태
- 무확산 (마르텐사이트) 변태
- 강의 열처리
10.3 경화능
10.4 석출 경화
10.5 어닐링
- 냉간 가공
- 회복
- 재결정
- 결정립 성장
10.6 비금속의 상변태 속도론

PART 2 재료와 응용

11 구조 재료: 금속, 세라믹, 유리
11.1 금속
- 철 합금
- 비철 합금
11.2 세라믹과 유리
- 세라믹: 결정질 재료
- 유리: 비정질 재료
- 결정화 유리
11.3 구조 재료 공정
- 금속의 공정
- 세라믹과 유리의 공정

12 구조 재료: 고분자와 복합재료
12.1 고분자 재료
- 중합반응
- 고분자의 구조적 특성
- 열가소성 고분자
- 열경화성 고분자
- 첨가제
12.2 복합재료
- 섬유 강화 복합재료
- 집합 복합재료
- 특성 평균화
- 복합재료의 기계적 성질
12.3 구조 재료 공정
고분자 공정
복합재료 공정

13 전자 재료
13.1 전하 운반자와 전도
13.2 에너지 준위와 에너지대
13.3 도체
- 열전대
- 초전도체
13.4 절연체
- 강유전체
- 압전체
13.5 반도체
- 진성, 원소 반도체
- 불순물, 원소 반도체
- 화합물 반도체
- 반도체 공정
- 반도체 소자
13.6 복합재료
13.7 재료의 전기적 분류

14 광학 및 자성 재료
14.1 광학 재료
- 광학적 특성
- 광학 시스템과 소자
14.2 자성 재료
- 강자성
- 페리자성
- 금속성 자석
- 세라믹 자석

15 공학설계 재료
15.1 재료의 성질: 공학설계의 파라미터
15.2 구조용 재료의 선택: 사례연구
- 고관절과 무릎관절 교체를 위한 재료
- 금속을 대체하는 복합재료
15.3 전자, 광학, 자성 재료의 선택: 사례연구
- 발광 다이오드
- 스마트폰과 태블릿의 터치스크린용 유리
- 배전을 위한 비정질 금속
15.4 재료와 우리의 환경
- 재료의 환경 열화
- 설계에서 환경적 관점
- 재활용과 재사용

부록 1 원소의 물리적, 화학적 수치
부록 2 원소의 원자 및 이온 반지름
부록 3 상수값과 변환 계수와 주기율표
부록 4 재료물성도표
부록 5 전자, 광학, 자성 재료의 특성
용어 해설
연습문제와 복습문제 해답
찾아보기

[머리말]
이 책은 공업재료에 관한 입문용 강의의 교재로 구성되었다. 공학에서 이러한 공업재료를 다루는 분야를 ‘재료과학 및 공학’이라고 한다. 저자는 이 명명이 두 가지 중요한 기능을 제공한다고 생각한다. 첫째, 이는 과학적 원리와 실제 사이의 균형을 정확하게 표현하는 것으로서, 현대 기술에 적합한 재료를 선택하는 데 필요하다. 둘째,이 책을 구성하는 지침을 제공한다.

짧은 소개로 이루어진 1장 이후, ‘과학’에 대한 기본적인 원리를 다루는 제1부의 표제는 ‘기본 이해’이다. 1부인 2~10장은 응용물리학 및 화학의 다양한 주제를 다루는데, 이는 재료과학의 원리를 이해하는 기초가 된다. 일부 학생들은 1학년이나 2학년 수준에서 이 과정을 선택하지만, 아직 화학 및 물리학의 필수 과정을 수강하지 않았을 수도 있다. 그래서 제1부는 독립적으로 구성되어 있다. 만약 1학년 화학 과정을 마쳤다면, 2장(원자 결합)은 선택적으로 읽고 넘어갈 수도 있지만, 공업재료의 기본 유형을 정의하는 결합의 역할을 간과하지 않는 것이 중요하다. 제1부의 남은 부분은 재료과학의 핵심 주제에 대해 설명한다.
3장은 공업재료의 이상적인 결정 구조를, 4장은 순수 공업재료 구조에 나타나는 구조적인 결함을 소개한다. 이런 구조적 결함은 고체 확산(5장)과 금속의 소성 변형(6장)을 설명하는 기반이 된다. 6장은 여러 공업재료의 광범위한 기계적 거동을 포함한다.
마찬가지로, 7장에서는 재료의 열적 거동을 다룬다. 여러 기계적 및 열적 공정에 쓰이는 재료는 파괴로 이어질 수 있는데, 이는 8장에서 다룬다. 또한 재료의 파괴에 대한 체계적인 분석으로 재해를 사전에 예방할 수 있다.
9장과 10장에서는 ‘재료과학’과 ‘재료공학’을 연결하는 다리를 제공한다. 상태도(9장)는 실용적인 공업재료의 평형 미세구조를 설명하는 효과적인 도구이다. 강의자는 이 주제가 서술적이고 경험적인 방식으로 다루어졌음을 알 수 있다. 열역학을 배우지 않은 학생도 일부 있을 수 있으므로 자유 에너지 특성은 다루지 않았다. 속도론(10장)은 공업재료 열처리의 기초 이론이다.
‘재료공학’을 주제로 한 제2부의 표제는 ‘재료와 응용’으로, 첫째, 다섯 종류의 구조 재료로서 금속, 세라믹, 유리(11장), 고분자와 복합재료(12장)에 관하여 논의한다. 이 두 장에서 여러 구조 재료를 제시하며, 재료 공정 과정과 제조 기술에 관해 소개한다.
13장에서는 전자 재료를 논의하고 여섯 번째 범주인 반도체를 소개하는데, 이는 결합 분류 시스템이 아닌 전기적 분류 시스템을 기반으로 한 것이다. 금속은 일반적으로 전도체인 반면에 세라믹, 유리, 고분자는 절연체이며, 반도체는 중간 정도를 나타낸다. 비교적 높은 온도에서 초전도성을 나타내는 특정 세라믹 재료의 예외적인 발견은 매우 낮은 온도에서 오랫동안 사용되어온 특정 금속의 초전도성을 부각시킨다.
14장은 전통적인 유리창에서 최신 통신기술에 이르기까지, 많은 소재의 응용을 결정하는 광학적 거동을 다룬다. 또한 물질의 다양성에 관해서도 논의한다. 기존의 금속과 세라믹 자석에 초전도체 금속과 세라믹에 대한 내용을 더했는데, 이는 이러한 물질의 자기적 성질에 기반을 둔 새로운 설계에 응용할 수 있다.
마지막 15장(공학설계 재료)에는 앞선 장에서 다루었던 특성들이 ‘설계 변수’로 나와 있다. 여기에 현대 공학설계에서 재료과학의 원리와 이런 재료의 사용을 연결하는 마지막 다리가 놓이게 된다. 화학적인 퇴화 현상, 방사능 손실, 마모, 재활용 등은 재료 응용을 최종 판단할 때 반드시 고려해야 한다.

9판의 새로운 점
*학생들에게 습득해야 할 지식에 대한 보다 명확한 목표를 제공하기 위해 각 장
에 학습목표를 추가하였다.
*책 전체에서 장 말미에 개념 문제를 포함시켰다.
*책 전체에서 시각적 정보를 보다 생동감 있게 표현하기 위해 적절한 경우 이미
지를 업그레이드하였다.
*스마트폰과 태블릿에서 공업재료의 역할에 대한 논의를 갱신하였다.
*통신에서 광섬유의 특성에 대한 토론 수준을 향상하였다.
*지속 가능성의 역할에 대한 강조를 포함하여 현대 공학설계에서 동시대의 재료에 대한 모든 논의를 새롭게 하였다