편집부(외신) 세라믹을 형성하는 폴리머는 싼 가격으로 섬유-기지 계면 코팅과 넓은 범위의 원소에 대해 세라믹 기지를 만들 수 있는 방법을 제공해준다. 세라믹 기지 복합재료(Ceramic-matrix compon ents)는 강도, 취성 그리고 비행기에 사용할 수 있을 정도의 저밀도 알루미늄이면서도 초고온에서도 사용이 가능한 진보된 구조 재료이다. CMCs는 1980년대 중반에 최첨단 비행기 재료로 개발되어 사용된 이래 최근까지도 다른 분야에는 사용되지 않았다. 슈퍼합금을 완전히 교체하려는 목표는 높은 제조 단가, 고체 디자인 특성 자료 부족 등의 여러 가지 다양한 요인 때문에 아직 가시화되지는 못하고 있다. 세라믹 복합재료의 높은 재조 원가는 판재 시험과 데이터베이스를 구축하기 위한 시편제조를 가로 막는 가장 큰 요인이다. 높은 제조 단가가 상업화를 막는 제한 조건이라고 생각하고 있기 때문에 비정부기관들은 데이터베이스 구축에 필요한 시험용 시편을 만들기 위해 자체 연구 기금을 쓰지 못하고 있다. 그 결과 CMCs는 열 방패, 비행기 배기 날개판과 로켓 노즐과 같은 작은 부피, 고성능의 우주, 군용 제품에 사용되는 것이 꺼려지게 되었다. 그러나 스타파이어 시스템 사(Starfire Systems Inc.)와 같은 회사에서 연구한 결과, 시간과 비용은 현격히 감소하면서도 고품질의 CMC를 만들 수 있는 차세대 세라믹 형성 폴리머를 만들 수 있게 되었다. 이들 중 몇 개의 재료의 비용은 땅위에서 사용이 가능한 제품을 만들 수 있는 조건에 접근했다. 디자인 데이터베이스도 CMCs를 현재 개발되고 있는 제품으로 디자인하는데 기여한 나사(NASA)와 같은 기관에서 개발 중이다. CMCs는 다른 섬유 코팅처리를 한 것과 고온 기지를 사용했다는 점을 제외하면 흑연/에폭시와 같은 기존의 복합재료와 비슷한 특성을 가지고 있다. CMC의 세 특징은 다음과 같다. ·화합물에 보강재가 들어가 강도와 구조 형성, 모양 제작이 가능하다. 보강재는 전형적으로 나무, 꼬았거나 깎은 섬유로 구성된 프리폼(preform)이 사용되지만 침상의 펠트나 위스커(whisker) 또는 미립자를 사용할 수도 있다. 프리폼은 제품의 거의 최종 모형과 같게 디자인 된다. ·계면 코팅은 각각의 섬유에 얇은 막을 입히는 것인데, 강하고 단단한 세라믹 기지와 고강도 탄소나 세라믹 섬유 사이에 저강도의 계면을 제공해 준다. 저 강도의 계면은 취성을 재료에 전달하는데 필요하다. CMC 계면의 특성은 기존 복합재료에 사용된 크기조절 또는 커플링 매개체와는 반대의 성질을 갖는다. 크기 조정은 약한 에폭시 기지의 결합력을 강화할 수 있도록 디자인되는 반면 CMC에 사용되는 계면 코팅은 대부분의 경우 기지 형성 과정에서 섬유를 보호할 수 있도록 섬유와 세라믹 기지 사이의 강한 결합을 반드시 방지하도록 해야 한다. ·세라믹 기지는 세라믹 복합재료의 대부분의 부피를 차지하는 고온 에폭시이다. 기지는 섬유에 하중을 전달하는데 복합 재료의 열물리적 성질은 대부분 이 기지 때문에 생겨난다. 대부분의 기지는 실리콘 카바이드(SiC), Si이 잔량 남아있는 SiC, 실리콘 옥시카바이드(oxycarbide)나 알루미나(Al2O3)와 같은 산화물이다. 강화 섬유로는 고온에서도 잘 견디는 탄소/흑연, SiC나 산화물이 전형적으로 사용되고 있다. 일반적으로, 탄소섬유는 흑연 섬유와 옥사이드 섬유 다음으로 값이 저렴하다.(킬로그램당 몇 십 달러). 세라믹 등급의 니캘론(Nicalon)과 같은 Si-C-O 섬유, 실라믹(Sylramic)이나 타이라노 SA(Tyranno SA) 같은 결정질 SiC 섬유은 가장 비싼 재료이다.(킬로그램당 수백 달러) 섬유 계면 코팅은 CMC 기술 중에서 가장 약한 연결부분 중에 하나이다. 현재 섬유가 코팅된 재료의 대부분은 중간정도의 온도에서도 습기와 혹은 산소에 의해 쉽게 손상돼 그 효율성을 급격하게 잃어버리게 된다. 지금까지 흔히 사용된 물질은 탄소, 보론 나이트라이드(Boron Nitride, BN), 다공성 SiC였고 최근에는 혼합 산화물과 인산염물질이 사용되고 있다. 탄소, BN과 다공성 SiC 코팅은 시간과 비용이 많이 들뿐만 아니라 위험한 물질까지 사용해야하는 화학 기상 증착(CVD)를 이용해 증착해왔다. 최근에 개발된 동시 BN 방법은 비록 좀 더 손쉬운 방법이지만 여전히 CVD SiC 밀봉 코팅을 해야 한다. 섬유 코팅을 하는 것이 탄소 섬유나 흑연 섬유보다도 100배나 더 비싸다는 것은 이상한 일이 아니다. CVD를 사용하여 대면적을 균일한 두께로 코팅하는 것 또한 앞으로 해결해야 할 과제이다. 세라믹 형성 폴리머가 개발되기 전까지 비산화물 세라믹 기지를 만드는 주된 기술은 CVI(Chemical Vapor Infiltration) 아니면 MI(Melt Infiltration)였다. 가루를 소결하는 것과 같은 또 다른 SiC 제조 공정은 고온 공정이 필요하기 때문에 실용적이지 못하다고 알려진 상태이다. 표에 앞서 말한 세 가지 공정을 비교해 놓았다. MI 기술에서 용융 실리콘을 탄소가 들어있는 섬유 프리폼이나 콤팩트 파우더에 침투시킨다. 탄소는 피치와 같은 탄소 선구물질의 열분해에 의해 공급된다. 용융 실리콘은 탄소와 반응해 SiC를 형성하는데 이 공정을 사용하면 복잡한 모양으로 훌륭한 기능을 하는 복합재료를 만들 수 있다. (Ceramic Bulletin)