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세라믹,시멘트 및 중합체 사이 간격의 접합(Cementing the gap between ceramics, cements, and polymers)

전문가 제언: □ 화학적으로 결합한 세라믹(알루미늄 제외)은 일반적으로 낮은 온도에서 프로세스 할 수 있다. 마그네시아(MgO)-인산염 시멘트(MPC)는 손상된 교량 상판의 보수공사, 고속도로 및 공항의 활주로 등의 긴급복구공사에 응용된다. 또한 방사성폐기물의 고체화 및 안정화에도 활용된다. CBPCs는 생물학적 적합성을 가져 생물세라믹으로서 인체에 활용되고, 성형 및 기술적 조작성이 나쁘고 가격이 비싼 단점이 있음에도 불구하고, 내구성, 내화학성이 좋아 현재 성형방법의 개선, 파단강도의 증가와 생체 친화력 증대방법 등이 연구 중이다. 인공 뼈 충전재, 인공치아 및 치근 등에 이용하고 있다.

□ MPCs는 마그네시아와 암모니아 및 인산염 이온을 함유한 화합물, 즉 인산, NH4H2PO4 또는 (NH4)2HPO4 등과 산-염기반응을 포함하고 있다. 위의 반응에서 NH4MgPO4ㆍ6H2O(Monoammonium dihydrogen phosphate, MAP) 및 Mg3(PO4)2ㆍ4H2O(DAP)의 생성을 추론하였고 후에 실험적 방법으로 이의 존재를 확인하였다.

□ 응결 메커니즘으로서의 설명은, MAP와 일부분의 마그네시아가 용해되고 용액중의 이온은 수화물이 형성되어 핵 생성점 주변에 모여든다. 반응초기에 과량의 마그네시아와 충전물 주변에 비결정질 상이 나타난다. MAP핵 주변에 콜로이드 입자가 형성되고 이들 입자는 겔과 같은 상호작용으로 응결을 시작한다. PO43-이온, Mg(H2O)62+착이온은 표면에 접근하여 수소결합에 의한 MAP망상구조를 형성한다.

□ CBPCs매트릭스에 초우란원소의 고정화와 안정화 응용을 위한 실험에서 5%의 플루토늄을 함유한 방사성폐기물 고화체는 만족스러운 결과를 보였다. 이 폐기물의 압축강도는 통상의 시멘트보다 2배 정도 크고, 기공도는 보통시멘트의 50%정도로서 침출실험에도 플루토늄 및 위해 금속들이 잘 침출되지 않는 좋은 결과를 보였다. 알파 방사선에 의해 폐기물 고화체에 함유되어 있는 물과 유기물로부터 수소발생이 있으나 심각한 수준은 아니었다. 이와 같은 높은 내침출성은 대단히 낮은 이산화 플루토늄의 용해도와 함께 우수한 CBPCs의 미소 캡슐화 성질 때문이다. 시험 실적이 축적되면 방사성폐기물의 고정화 및 안정화에 전통적인 보론 규산염 유리화 대신 CBPCs로 대치될 수 있을 것이다.

저자: Jeong, S. Y.; Wagh, A. S.
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