투명한 플라스틱 - 아크릴 수지와 폴리카보네이트

과거에는 투명한 재료라고하면 유리가 대표적이었습니다. 그러나 현재는 뛰어난 투명성을 가진 플라스틱이 개발되어, 많은 곳에서 유리 대신에 사용되게 되었습니다. 플라스틱 재료로서 투명성을 중시한 소재라고 하면, 폴리카보네이트와 아크릴 수지가 대표적입니다. 폴리카보네이트도 아크릴 수지도 투명성이 높은 플라스틱입니다만, 투명성만으로 비교하면, 아크릴 수지가 폴리카보네이트보다 우수합니다. 이러한 성질 때문에 아크릴 수지는 안경과 광섬유의 재료로 사용됩니다. 물론 아크릴 수지의 투명성도 석영 유리에는 미치지 못 하지만, 플라스틱 중에서는 투명성이 상당히 높은 재료입니다. 그러나 아크릴 수지는 깨지기 쉽다는 단점이 있습니다. 그래서 아크릴 수지의 투명성까지는 필요 없지만, 투명하면서 동시에 내구성을 추구하는 경우에는 폴리카보네이트가 사용됩니다. 예를 들어, CD나 DVD의 디스크는, 데이터를 읽기 위한 빛이 디스크판의 두께 정도를 왕복하는 것 만으로 충분하기 때문에, 아크릴 수지만큼 투명성이 없어도 큰 지장은 없습니다. 그래서 CD나 DVD의 디스크의 소재에는 폴리카보네이트가 사용되고 있습니다. 하지만 폴리카보네이트를 광학 용도로 사용하기 위해서는 복굴절이 크다는 문제가 있습니다. 폴리카보네이트의 폴리머를 늘리며 성형하는 경우, 폴리머는 성형시에 늘려지는 방향으로 당겨진 구조가 됩니다. 이때 폴리머의 늘려진 방향과 정도에 따라 굴절률이 서로 달라지기 때문에 복굴절이 발생하게 됩니다. 복굴절이 발생하면 재료의 세로 방향과 가로 방향으로 초점 거리가 바뀌므로 빛으로 데이터를 읽는 것이 어려워집니다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 분자량을 작게 하거나 성형 방법을 조절하거나 하는 방식으로 복굴절이 되도록 적게 발생하게 하도록 하는 연구가 이루어지고 있습니다. 언뜻 보면 투명하게 보이는 재료도 변형 상태에 따라 생기는 내부 응력에 의해 굴절률이 변동하여 복굴절을 일으키게 되는데, 이것을 광탄성이라고합니다. 사진은 플라스틱 숟가락을 편광 필터를 통해 관찰한 것으로 성형시 변형된 부분에서 착색된 것처럼 나타납니다.