로터스형 다공질 금속의 응용개발

전문가 제언

○ 로터스(lotus) 금속이란 기공구조가 연근 모양을 갖는 것으로 이 제조방법에 의해 기공 방향, 기공크기, 기공률을 자유롭게 제어할 수 있고 우수한 기계적 성질을 갖고 있다. 종래의 발포금속, 소결금속과 전혀 다른 특성을 가지고 있다. 최근 금속재료에도 다공질구조에 관한 연구가 활성화되어 충격흡수재, 생체재료, 베어링재료 등의 다양한 응용이 펼쳐지고 있다.

 

○ 2014년 Tohoku대학의 NAKAJIMA Hideo는 기공직경에 대한 기공길이의 비가 5~50의 종횡비(Aspect ratio)를 갖는 대나무 형상의 등방기공는 다공질 금속인 로터스형의 금속을 보고하였다. 알루미늄 다공질을 제조할 때 용융 알루미늄에 1.5%의 칼슘(Ca)을 첨가하여 균일하게 교반하여 알루미늄의 점성을 높인 후에 수소화 티타늄(TiH2)을 1.6% 첨가하면 수소에 해리하여 수소거품을 형성한다.

 

○ 2012년 전남대학교에서는 새로운 규칙적 다공질 재료(PCM: Periodic Cellular Metal)로 와이어를 이용하여 직조금속을 개발하였다. 이 가운데 WBK(Wire-Woven Bulk Kagome)와 WBD(Wire-Woven Bulk Diamond)를 제조한 결과 뛰어난 기계적, 열적 특성을 얻었다. 저밀도 심재로 응용하기 위해서는 전단하중 하에서 압축실험을 통하여 강도를 평가했다. 방향성 다공질금속은 BT분야의 임플란트, 생체적합성, 저탄성, 경량과 ST분야의 초음속 항공기, 무인정찰기 엔진부품, IT분야의 고성능 액체 냉각모듈, ET분야의 고온 필터에 응용이 기대된다.

 

○ 다공질금속은 일방향 응고할 때 생성하는 과포화 가스원자를 석출시켜 기공을 1방향으로 성장시킨다. 융점에서의 고상과 액상의 가스 용해도 차를 이용하고 있으며 응고할 때에 고용할 수 없는 가스원자가 기공을 형성한다. 2010년 경성대학교에서는 나노 다공질 TiO2 광전극 제작을 연구결과를 발표하였다. 나노 다공질 TiO2는 염료감응 태양전지, 콘데서 및 이차 전지 등의 분야에 적용될 수 있을 것으로 사료된다. 1방향으로 뻗은 기공을 갖는 로터스형의 다공질 티타늄 대량생산이 향후의 과제이다.

 

저자

NAKAJIMA Hideo

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

84(3)

잡지명

金屬

과학기술
표준분류

재료

페이지

232~242

분석자

이*용

분석물

• 로터스형 다공질 금속의 응용개발.pdf [206,690 byte]

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