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양극산화법에 의한 나노구조의 제어와 기능화

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○ 현대사회에 불가결한 금속이나 반도체 등의 기능성 무기재료의 대부분은 고온에서 환원, 정제, 결정화에 의하여 합성되고 있으며, 고진공 등을 이용한 높은 에너지 공정에 의하여 표면처리나 미세가공을 하고 있다. 더욱이 재료의 고기능화나 미세화가 요구되며, 재료공정은 점점 에너지를 더욱 많이 요구하는 경향이 있다. 따라서 지구환경 보존과 비용 삭감의 관점에서 에너지 절약과 동시에 환경부하가 적은 공정을 검토하고 있다.

○ 나노구조재료는 일반적으로 벌크재료와는 다른 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 여러 가지 나노구조재료 중에서도 나노미터 크기의 기공이 있는 다공질재료는 비표면적이 크고, 특이한 구조이기 때문에 기능성 디바이스에 응용되거나 나노미터 크기의 주형(Template)에 응용 등이 기대되어 여러 가지 합성방법이나 형성방법이 제안되고 있다.

○ 금속기판의 양극산화법은 졸-겔법이나 기상법에 비하여 다음과 같은 장점이 있다. 첫째, 양극산화반응은 열역학적 평형에 의하여 진행되기 때문에 기판과의 접합성이 우수하다. 둘째, 전해질의 조성선택에 따라서 생성되는 산화막에 각종 원소를 도핑할 수 있으며, TiO2의 밴드갭을 제어하여 가시광 응답형 광촉매의 개발도 유망하다. 셋째, 산화물의 형성과 용해의 경쟁반응 때문에 다공질 표면이 형성된다. 따라서 다공질 구조로 인하여 표면적의 증가는 촉매활성 향상에 유리하고, 불화물을 포함한 전해질을 사용하는 경우에는 특징적인 나노튜브 구조가 형성된다.

○ 현재, 상온?상압 하에서 무전해 석출법으로 무전해 니켈(Ni) 도금과 같이 금속이 음극에 석출하는 경우와 양극산화법으로 기판에 알루미나 피막이나 이산화탄소(TiO2) 피막을 형성시키는 기술은 우리나라에서도 공업화나 연구되고 있다. 그러나 상온?상압 하에서 금속염수용액 중에서 기판에 결정형 산화물 형상을 제어하면서 석출시키는 공정은 아직 적용되지 않는 실정이다. 따라서 이 기술은 장치가 간단하고 조절조건도 용이하여 기능재료로서 전망이 밝기 때문에 많은 연구가 기대된다.

저자: Hiroyo Segawa
자료유형: 학술정보