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나노입자 접합에 의한 다성분계 다공질 막 제조기술

전문가 제언: ○ 우리나라의 세라믹 분체공정이나 소결기술에 대한 관심은 1980년대 중반부터 연료전지 및 전자기기 개발이 시작되고부터 대학 및 기업연구소에서 기초연구를 하기 시작하였다. 최근 전자기기의 소형화 및 연료전지의 실용화가 가속되면서, 특히 다성분계 금속산화물 구조제어기술 향상에 관심을 갖게 되었다. 종전의 세라믹 기술로는 열적인 입자 성장이나 원자 확산으로 나노 크기의 결정 입자나 접합계면을 갖는 다공질 막을 얻을 수 없었으나, 새롭게 개선된 분자입자 간의 압축, 마찰 및 충돌 등의 기계적 작용에 의한 비 가열 건식방법으로 직접결합에 의한 다공질 막 형성 기술이 확립되어 주목을 받고 있다.

○ 장치 특징은 SUS 304를 사용한 입자합성․성막부, 조작반 및 배기로 구성되어 있으면서, 성막부는 쳄버, 로-다 및 가동 기판 홀더로 되어 있어서 가스도입과 배기통로가 가스공급계와 배기계로 연결되어 있다. 그리고 로-다는 고속회전 함으로써 로-다와 쳄버 내벽 사이에서 분체 입자 간 압축, 마쇄 및 충돌 등의 기계적 작용을 가하게된다. 내벽 사이 간격을 1㎜로 한 장치를 사용, 금속 산화물이나 탄산염으로 된 복수의 분체를 원료로 하여 기상 중에서 입자 간 기계적 작용에 의해 입자 표면상에서 국소적인 고상반응, 마쇄 등으로 비 가열상태에서 10~100㎚의 복합 금속산화물 입자를 합성할 수 있어서 매우 경제적이라 할 수 있다.

○ 에너지가 많이 소요되는 볼-밀 등을 사용, 이종 분체의 물리 화학 반응에 의한 복합 산화물의 제조방법은 이미 알려져 있으나, 최근 용매처리 없이 에너지 저비용 방법으로 나노입자를 합성할 수 있는 새로운 화학적 방법에 대해서도 기대를 하고 있다. 이의 방법은 계 전체로 파급시키기에는 수%의 불순물 혼입을 피할 수 있어야 함으로 시간이 소요될 것으로 보고 있다. 본 기술의 특징은 볼-밀 등의 매체를 일체 사용하지 않으면서 나노 수준의 분체 미세화를 달성할 수 있고, 비 가열로 이종 입자 간의 원자 확산과 결정화를 계 전체로 확산 시키면서 불순물이 극히 적은 나노입자를 합성할 수 있어 기대가 되고 있다.

저자: Osaka Univ.
자료유형: 학술정보