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옥살산법에 의한 티탄산바륨 나노분말 제조

전문가 제언: ○ 티탄산바륨(BaTiO3)은 페로브스카이트 구조를 가지고 있는 인공광물이며 천연적으로 생산되지 않는다. 매우 높은 비유전율을 가지고 있으며 세라믹 적층콘덴서 등의 유전 재료로서 널리 사용되고 있다. 결정구조는 저온에서 고온으로 갈수록 능면체정－단방정－정방정－입방정으로 전이한다. 실용상 중요한 것은 실온에서 안정한 정방정(Tetragonal)과 120℃ 이상에서 안정한 입방정(Cubic)이다.

○ 티탄산바륨의 합성방법에는 고상법, 옥살산법, 수열법, 졸-겔법, 알콕시드법 등이 있다. 주로 공업화 되어 있는 제법으로 고상법·옥살산법·수열법이 있으며 이들 합성법에는 각기 장단점이 있다.

○ 옥살산법은 염화바륨, 사염화티탄과 옥살산을 사용하여 액상반응에 의해 Ba와 Ta를 하나씩 함유한 Barium titanyl oxalate(BTO)를 합성하고 이것을 700℃ 열처리하여 티탄산바륨을 합성한다. 장점으로 조성의 안전성이 높으나, 단점으로 조성의 자유도가 낮고 BTO이 응집체로 되기 때문에 가소 후에 응집체 골격이 남아 최종제품에 티탄산바륨의 큰 입자가 남는 문제가 있다.

○ 이 연구는 옥살산법에서 얻어지는 Barium titanyl oxalate의 열분해 과정을 해석하여 이 방법에서 제조하는 티탄바륨의 품질을 향상시키는 데 있다. Barium titanyl oxalate의 합성 및 열처리조건을 조정하여 미립의 정방정 티탄산바륨을 제조하고 있다.

○ 옥살산법으로 티탄산바륨을 제조하는 공정에는 바륨화합물과 티타늄화합물이 혼합된 수용액을 옥살산 수용액에 가하는 공정, 혼합용액을 교반하면서 숙성시킨 후 여과하고 세척하는 공정이 있다. 이후 Barium titanyl oxalate를 열분해하여 티탄산바륨을 제조하고 분쇄 및 건조하는 공정이 있으며, 각 공정에 여러 가지 구체적인 방안을 회사별로 실행하고 있다. 나노크기의 미분과 안정성 면에서 이 방법도 유리할 것으로 생각되어 전문가의 관심이 있기를 바란다.

저자: Morihito Nishido
자료유형: 학술정보