스파크 플라스마 소결법에 의한 바이오, 나노, 구조 세라믹과 복합재료의 준비(On the preparation of bio-, nano- and structural ceramics and composites by spark plasma sintering)

전문가 제언

□ 스파크 플라스마 소결, 플라스마 활성화 소결 그리고 전기압밀 공정에 공통적인 것은 신속한 가열 속도(600℃/min 또는 그 이상)와 매우 짧은 보유 시간(분), 그리고 정상적인 열간 압축보다 수백도 낮은 소결 온도에서 완전한 밀도의 샘플을 얻는 능력이다. 신속한 고밀도 공정에 공헌하는 4가지 요소는 신속한 열전달, 정상적인 열간 압축 공정을 초과하는 기계적 압력의 적용, 신속한 가열과 냉각 속도의 사용, 샘플도 전기장에 노출된 것을 시사하는 펄스 직류 전류의 사용이다.

□ 수산화인회석(HAp)인 Ca10(PO4)6(OH)2는 우수한 뼈 접합 능력이 인정된다. 밀도를 높인 HAp 부품들은 너무 취성이 커서 치과용이나 정형외과 이식용으로 쓸 수 없기 때문에 하중지지 응용을 위해 기계적 성질을 개선할 필요가 있다. 순수한 HAp는 800℃의 낮은 온도에서도 완전한 밀도를 얻을 수 있으나 산화물/HAp 복합 재료 시스템을 고밀도화하기 위해서는 더 높은 온도가 필요하다. 산화지르코늄/HAp 시스템소결 온도는 1,400℃가 적용된다.

□ 플라스마 방전법을 쓰면 산화지르코늄 존재 하에 산소수산화인회석의 분해와 같은 해로운 반응을 피할 수 있고, 나노 크기의 연속적인 정방정계 산화지르코늄 입자 구성을 갖는 일련의 수산화인회석 세라믹 복합 재료가 완전히 고밀도화 된다. 얻어진 복합 재료는 단체의 수산화인회석 세라믹보다 5~7배 강하고 인성은 4~7배 높아서 광범위한 임상응용을 위한 큰 잠재 능력을 갖고 있다.

□ 플라스마 방전의 존재는 아직 논란이 있다. 그러나 전기방전이 미세 조직 수준에서 일어난다는 것은 널리 받아들여지고 있다. 방전의 강도는 적용된 펄스의 강도에 의존될 뿐 아니라 입자의 크기, 기포의 크기와 압축물의 상대 밀도와도 관련이 있다.

□ 스파크 플라스마 소결법은 새로 개발된 공정으로 신속한 소결과 작업이 쉬워 많은 고급 재료, 경사기능재료, 파인 세라믹, 비정질재료 등에 쓰이고 있고 국내에서는 서울대학교 재료공학부의 이지선 등이 SPS법으로 높은 전기전도도를 갖는 NASICON 세라믹에 대해 연구하였다.

저자

Nygren, Mats; Shen, Zhijian

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2003

권(호)

5(1)

잡지명

Solid State Sciences

과학기술
표준분류

재료

페이지

125~131

분석자

신*순

분석물

• 스파크 플라스마 소결법에 의한 바이오, 나노, 구조 세라믹과 복합재료의 준비.pdf [188,873 byte]

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