유리섬유는 왜 부드럽고 질긴가?

유리는 단단하고 부서지기 쉬운 물질입니다. 그러나 고온에서 녹인 다음 작은 구멍을 통해 매우 미세한 유리 섬유로 빠르게 당겨지는 한 이 재료는 매우 유연합니다. 같은 유리인데 왜 일반 블록유리는 단단하고 부서지기 쉬운데, 섬유유리는 부드럽고 질긴가요? 사실 이는 기하학적 원리로 잘 설명될 수 있다.
막대를 구부린다고 상상해 보십시오(깨지지 않았다고 가정). 그러면 막대의 여러 부분이 다양한 각도로 변형됩니다. 특히 외부는 늘어나고 내부는 압축되며 축의 크기는 거의 변하지 않습니다. 동일한 각도로 구부렸을 때, 막대가 얇을수록 외부로 늘어나는 정도가 작아지고, 내부로 압축되는 정도가 작아집니다. 즉, 얇을수록 동일한 굽힘 정도에서 국부적인 인장이나 압축 변형 정도가 작아집니다. 모든 재료는 어느 정도 연속적인 변형을 겪을 수 있으며 유리도 예외는 아니지만 취성 재료가 견딜 수 있는 최대 변형은 연성 재료보다 작습니다. 유리섬유가 충분히 얇으면 큰 굽힘이 발생하더라도 재료의 지지 범위 내에서 국부적인 인장 또는 압축 변형이 매우 작아서 파손되지 않습니다.
재료의 인성과 취성이 절대적인 것은 아니라는 것을 알 수 있습니다. 재료의 성능은 내부 구성 및 구조뿐만 아니라 크기와도 관련이 있습니다. 또한 힘 베어링 모드와 같은 요소와도 관련이 있습니다. 예를 들어, 많은 재료는 매우 느린 외부 작용 하에서는 유체처럼 거동하고, 빠른 외부 작용 하에서는 강체처럼 거동합니다. 따라서 재료 특성을 분석할 때 특정 용도나 영향을 받는 시나리오도 고려해야 합니다.