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공침법으로 제조된 산화아연과 실리카 쉘을 가진 나노 산화지르코늄의 구조 및 광학 특성

전문가 제언: ○ 나노 산화지르코늄은 높은 열팽창 계수와 낮은 열전도성으로 금속 부품의 열방지용 코팅재, 또한 고온에서의 유전율 때문에 산소 센서, 압전 세라믹 등 다양한 기능성 세라믹과 투명한 고인성의 구조용 세라믹으로 활용 가능성 때문에 많은 개발이 이루어지고 있다. 특히 코어셸 구조를 갖는 나노 세라믹의 설계와 합성은 단일 재료보다는 더 높은 물리적 및 화학적 특성을 보여주어서 많은 활용 분야가 예상되는 산화지르코늄 코어에 금속산화물이나 실리카를 코팅한 나노 산화지르코늄의 개발이 진행되고 있다.

○ 나노 산화지르코늄과 산화아연이나 실리카가 코팅된 산화지르코늄을 공침법으로 합성하여 분석한 결과 나노분말이 코어셸 구조를 갖고 있다. 산화지르코늄 나노분말의 평균 입도는 20-23 nm 인 반면에 실리카가 코팅된 산화지르코늄 산화아연 코어셸의 평균 입도는 27-30 nm로 나타났다. 이렇게 산화아연과 실리카로 코팅하여도 평균 입도만 증가되지 산화지르코늄의 결정성은잘 유지되고 있는 것을 보여 주었다. 나노분말들의 흡수와 발광 특성을 조사한 결과 코어 표면을 개질하면 광학 특성의 변화가 생기는데 이런 현상을 잘 활용하면 광전자소자에 적용할 수 있는 좋은 세라믹을 개발할 수 있다.

○ 국내의 대학 및 산업체에서 높은 열팽창 계수와 낮은 열전도성, 그리고 투명하면서 높은 인성을 갖는 나노 산화지르코늄은 다양한 활용 가능성 때문에 많은 개발이 이루어지고 있다. 특히 코어셸구조를 갖는 나노 산화지르코늄의 설계와 합성은 단일 재료보다는 더 높은 물리적 및 화학적 특성을 보여주어서, 산화지르코늄 코어에 금속산화물이나 실리카를 코팅한 나노 산화지르코늄의 개발이 진행되고 있다.

○ 나노 산화지르코늄 코어에 용도에 적합한 셸을 균일한 크기와 모양을 갖으면서 응집이 없는 나노 분말을 보다 용이하게 제조하는 기술 개발과 광전소자나 구조용 세라믹 부품 등에 적용할 만한 신뢰성 확보에 대한 개발이 우선되어야 제품 적용이 가능할 것으로 예측된다.

저자: N. Selvi, S. Sankar, K. Dinakaran
자료유형: 니즈학술정보