ZrO2 - CeO2 나노입자의 모양과 특성

전문가 제언

○ 지르코니아는 자연계에서 baddeleyite라는 광물로 존재하며 화학식은 ZrO2로 표시된다. 비중이 5.73 정도로 비교적 크며, 융점은 2,700°C이고 열전도율이 매우 낮다. 순수한 지르코니아는 실온에서는 단사정이지만 1,000℃ 부근에서 사방정으로 전이한다. 이때 냉각하면 팽창하므로 CaO, MgO 및 Y2O3를 첨가하여 안정화하고 있다. 예를 들면 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia)는 ZrO2에 Y2O3을 첨가하여 상온에서도 안정하도록 한 세라믹 재료이다.

○ 지르코니아에 이트리아를 첨가하면 Zr4+이온 중 일부가 Y3+로 대체된다. 4개의 O2- 이온 대신 3개의 O2- 이온으로 대체되며 결과적으로 산소 빈자리(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소 빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성을 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 작동하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다.

○ 안정화제로 사용해 왔던 여러 산화물 중에서 CeO2는 종래의 CaO, MgO 및 Y2O3 등의 안정화제에 비하여 넓은 고용범위에 걸쳐 고온상인 정방정 상을 상온까지 안정화 시킬 수 있으며 기계적 물성도 다른 ZrO2계 세라믹스에 비하여 파괴인성이 크고 열적 안정성을 보인다.

○ 본 연구에서는 졸-겔법으로 ZrO2-CeO2 나노입자를 얻고 고온에서 세라믹스를 제조하여 그 물성을 조사하였다. 합성할 원료의 종류, 입자의 침전 및 열처리 조건에 따라 입자의 모양과 물성이 달라졌다.

○ 현재 국내외에서 세리아 안정화 지르코니아는 구조재료 외에 물감, 잉크 및 페인트, 의약품, 치과재료, 압전 및 유전 재료 등 다양한 방면에 이용되고 있으므로 용도에 따라서 본 연구 결과를 이용할 수 있으리라 생각된다.

저자

L. I. Podzorova

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

68(1)

잡지명

Glass and Ceramics

과학기술
표준분류

재료

페이지

17~21

분석자

김*훈

분석물

• ZrO2 - CeO2 나노입자의 모양과 특성.pdf [295,813 byte]

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