MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2-La2O3 유리의 착색과 결정화에 대한 La/Ce 비의 효과
- 전문가 제언
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○ 유리의 대량생산에서는 철에 의한 착색을 소색하기 위해 주로 소색제를 사용하며 물리적 소색 법으로는 보색(complementary color)에 해당하는 착색제를 적당히 넣어 무색으로 하는 방법이 사용된다. 실제로는 MnO2나 As2O3, CoO를 동시에 넣어 사용하는 경우가 많다.
○ 유리 중에 존재하는 전이금속 또는 란탄족 원소들의 원자가가 변하면 유리 색이 바뀐다. 또 유리 중의 망목형성원자의 배위수가 커지면 유리의 밀도, 굴절률, 유리 전이온도, 융액의 점도가 증대하여 유리 색이 달라진다. 한편 유리의 염기성도는 물, 산 및 알칼리용액에 의한 침식, 색 등 많은 성질에 영향을 준다. 예를 들면 Cu2+의 흡수피크의 파수는 염기성이 증가할수록 높아진다.
○ 본고에서는 MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2유리에 CeO2을 La2O3로 순차 치환하여 유리 CL0-CL3시편들의 착색을 CIE 표준에 따라 유리의 밝기(투명도) L*, a*(녹색-적색의 x축), b*(청색-황색의 y축)에 따라 표시하여 0.3몰 La2O3를 치환한 CL3가 가시영역에서 투과도가 가장 높았다.
○ 본고에서는 XPS를 사용하여 유리 중의 Ce, La의 내부 전자구조인 3d와 4f궤도의 전자상태와 Ti의 2p의 전자상태를 비교하여 CL0에서는 Ce3+와 Ti4+가 우세하나 CL3에서는 La3+가 우세하고 광학적 성질에는 아무 영향도 주지 못하고 상대적으로 Ce양의 감소에 따른 착색의 변화가 나타난 것이라고 설명하고 있다. 또 La2O3치환에 따른 유전상수(？r)의 변화는 거의 없으나 CL3시편에서 품질계수(Q×f)가 조금 낮아지고 공진 주파수의 온도계수(τf)는 약간 상승하였다.
○ 보통 유리는 γ성에 의해 방사성 손상을 일으켜 104뢴트겐의 선량으로 착색되기 시작하여 106뢴트겐 정도에서 투명성을 잃는다. 소량의 CeO2 등을 첨가하면 108뢴트겐 정도의 선량을 받아도 착색되지 않아 내 착색 유리(nonbrowning glass)라고 하며 밀폐된 내부를 보기 위한 창이나 광학기계에 이용되고 있다. 4s3d 및 5s4f궤도의 에너지 준위는 약간의 차이 밖에 없고 d 및 f궤도 전자들의 전이에 따라 착색효과가 다르게 된다. 이런 연구는 국내에서는 찾기 힘들어 많은 관심이 필요하다
- 저자
- Hui-Juan Wang, et al.
- 자료유형
- 니즈학술정보
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 재료
- 연도
- 2016
- 권(호)
- 7(3)
- 잡지명
- International Journal of Applied Glass Science
- 과학기술
표준분류 - 재료
- 페이지
- 310~318
- 분석자
- 김*호
- 분석물
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