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세라믹나노입자의 합성과 기능설계

전문가 제언: ○ 최근 나노재료는 신공업재료로 대단히 각광을 받고 있다. 세레믹스재료 분야에서 금속계, 무기산화물계, 탄화물, 질화물, 붕화물 및 이들의 콤포짓 나노입자 등을 요구함에 따라 나노입자 제조공정도 다양하게 개발되고 있으며, 또한 나노입자의 다양한 형상, 조직, 물성과 기능성 향상 등의 문제로 다양한 분산제 등 첨가제도 연구되고 있다.

○ SiCl4, BCl3 기체, 또는 TiCl4 및 NH3가스가 1,400~1,500℃의 관통형 반응관 내에서 반응하여 Si3N4-BN계 및 Si3N4-TiN계 복합입자가 생성되고, SiC-BN계는 Si(CH3)4의 기체와 BCl3, NH3 혼합가스를 900℃ 이상의 반응관 내에서 반응시켜서 제조한다. 이들 기상법에서 고려할 점은 생성율, 원료가스 손실, 응축회수할 때 원료염화물이 함께 응축되는 문제 등이 있고, 배출가스의 재순환회수 시스템이 필요하며 폭팔성도 주의 하여야 한다고 생각된다.

○ 액상법에 의한 Si3N4-TiN계 복합입자의 합성은 SiCl4와 TiCl4를 헥산(C10H14)에 용해시킨 후 교반하면서 NH3가스 주입에 의하여 생성된 침전물을 건조하고 하소하여 -Si3N4-TiN입자를 제조한다. 이 방법은 회수율이 기상법에 비하여 높지만 생성물질은 비정질이므로 소성하여 결정화 하므로 액상반응 시에 결정화 연구할 필요가 있다고 생각된다.

○ 알콕시드(Alcoxide), 겔졸법으로 산소저장능이 좋은 CeO2-ZrO2 중공다공질입자를 제조하고, 메소포러스실리카겔을 방사하여 섬유재료나 박막재료 제조 가능성이 있고 SiO2 나노입자는 메소세공이 있어서 광촉매로도 사용할 수 있다. 특히 무기물합성 시에 분산제나 코팅제를 사용하는데 이 기술은 각자의 노하우이므로 계속 연구할 과제라고 생각된다.
○ 산화물계와 탄질화물계의 나노입자 합성에 관하여 한국의 각 연구기관에서 연구한 내용을 최근에 각 관련학회에 상당량 보고하고 있다. 이 중에 졸겔법으로 합성한 내용과 기상법으로 탄화물, 질화물 등을 기판에 증착시키는 방법 등이 많이 발표되고 있으므로 이 계통 연구 수준은 선진국과 대등하게 생각되므로 앞으로 산업체가 관심을 많이 갖는다면 머지않아 공업화 되리라고 생각되는 바이다.

저자: Junichi HOJO
자료유형: 학술정보