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3D 다공성 티타늄 기지에서의 마이크로 및 나노결정 다이아몬드 성장

전문가 제언: ○ 화학기상증착으로 제조한 다이아몬드 막에 대한 관심은 1980년대 중반에서 1990년대 중반까지 전 세계를 열광케 했으며, 2000년대에 들어 실질적이고 현실적인 기술개발 및 투자가 다시 활성화되었다. 다이아몬드 막의 우수한 기계적, 화학적, 열적, 광학적 특성으로 인해 내마모, 광학적, 열적 응용 분야에 이미 실용화되었고, 머지않아 전자 및 반도체 소자에도 응용될 가능성이 크다.

○ 다이아몬드 전기화학은 1980년대 후반에 소개되었고 2000년대에 들어와서 본격적으로 다이아몬드 막 전극에 대한 기초연구와 함께 산업적 응용이 활발하게 진행되었다. 최근에는 CVD 법에 의해서 p형 도핑원소인 보론, n형 도핑원소인 질소 또는 황을 첨가한 반도체성 다이아몬드 막이 개발되어 전기화학센서, 바이오센서 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 현재는 붕소가 첨가된 다이아몬드(BDD) 막이 전극에 가장 널리 활용되고 있다.

○ 통상 티타늄, 텅스텐, 니오븀, 실리콘 등 도전성 기판에 다이아몬드 막을 성장시키는데, 지금까지의 대부분 연구에서는 치밀한 기판을 사용하고 있다. 전기화학적 특성을 향상시키기 위해 1D 기공 구조를 갖는 막을 제조하려는 연구도 있다. 본고에서 소개한 바와 같이 높은 기공도와 3D 다공성을 갖는 티타늄 기판을 분말야금 방법으로 제조하고 이에 다이아몬드 막을 성장시켜 활용하려는 시도는 기술적으로나 경제적으로 우수한 전극의 제조 가능성을 제시한다.

○ 독일, 일본, 미국, 영국 등의 국가가 다이아몬드 막 전극의 제조와 응용을 위한 기술개발과 상업화를 선도하고 있고, 한국에서는 이들 전극을 폐수처리에 적용하려는 시도가 약간 있었다. 머지않아 다이아몬드 막 전극은 전기화학분석, 폐수처리, 산화제 제조, 연료전지 및 이차전지 등에 활용될 수 있을 것이다. 아울러 전극 제조에 따른 마이크로 및 나노결정 다이아몬드 막 성장기술은 전극이외의 분야에도 확대할 수 있어 그 파급효과가 클 것이다.

저자: N.A. Braga, M.R. Baldan, N.G. Ferreira
자료유형: 학술정보