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알루미나-물 계면에서 대전 거동

전문가 제언: ○ 지각 중에 알루미늄으로 8.23%나 존재하는 알루미나(Al₂O₃)는 지표에서 가장 풍부한 광물이다. 분자량 101.96, 비중 3.965, 융점 2,072℃인 백색의 분말로서 육방정 (a=4.758, c=12.991 Å)의 결정구조를 갖는다. 대부분의 알루미나는 보크사이트(bauxite) 광물을 원료로 하여 Bayer 공정을 통하여 제조된다.

○ 알루미나 입자는 슬립캐스트, 겔 캐스트 및 테이프캐스트 세라믹 성분의 콜로이드 공정에서 수용성 현탁액으로 빈번히 사용된다. Franks 등은 수용성 졸-겔 공정이 관여하는 이들 생산 현장에서 중요한 단계인 알루미나-물 계면에서의 대전 거동(charging behavior)에 대한 이론과 자료를 리뷰하고, 그 결과를 세라믹 공정에 연관지으려 한다.

○ 그들은 알루미늄산화물과 수산화물상, 이들의 용해도와 용액종(solution species)에서 표면 수화, 대전 및 표면 이온화 반응에 대하여 검토하고, 알루미나 입자 표면에서 전기적 2중층(EDL: Electrical Double Layer)의 반발과 van der Waals 인력 사이에 관계가 있음을 밝혔다.

○ 표면 퍼텐셜에 밀접하게 관련된 퍼텐셜은 EDL 상호작용력 조절 역할을 맡게 되고, van der Waals 상호작용은 수용액에서 2 표면 사이의 전반적 상호작용력을 결정하기 위하여 고려할 필요가 있는 또 하나의 힘이다. 이 힘은 주 관심 재료를 구성하는 원자 안에서 상호 관련하여 변동하는 순간적 쌍극자 사이의 전기역학적 상호작용에 1차적으로 기인한다는 것이다.

○ 그들은 퍼텐셜과 등전점(IEP: IsoElectric Point) 측정에 의하여 커런덤(corundum) 및 기브자이트(gibbsite)에서 원자 척도의 표면 구조를 조절하여 알루미나 표면에서 다발성 착물화 모델(MUSIC: MUltiSIte Complexation model)이 세라믹 공정에서 활용될 수 있기를 기대하고 있다.

저자: Franks, GV; Gan, Y; AF Franks, George V.; Gan, Yang
자료유형: 학술정보