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Gd3+ 이온을 첨가한 Mn-Zn 페라이트 나노 분말의 제조

전문가 제언: ○ 연자성체(soft ferrite)를 화학성분 별로 Ni-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, 등으로 구분한다. 이들 페라이트 미립 분말을 유기용매와 섞어 콜로이드 상태의 자성유체(magnetic fluid, ferro fluid, ferromagnetic fluid, 등으로 표현함)를 만들기도 한다. 이것은 오래 전부터 오디오 스피커용 댐퍼에 적용하여 스피커의 성능을 높이는데 기여하고 있다. 또 정밀기계의 회전축과 베어링 사이를 봉합하는 실링(sealing)용으로도 사용되고 있다.

○ 본 문헌은 자성유체에 응용할 목적으로 금속 질화물을 원료로 사용하고, 화학적 공침법(chemical co-pricipitation method)에 의해서 Mn0.5· Zn0.5GdxFe2-xO4계 나노 분말을 합성한 것이다. 이때 나노 분말의 자기적 특성을 개선하기 위해서, Gd 이온을 x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4의 조성으로 첨가하고 변화를 관찰했다.

○ 소개된 화학적 공침법은 이미 많이 알려진 습식제조법 중 하나이다. 페라이트를 습식 합성할 때는 일반적으로 금속 염소물을 사용한다. 이것은 황화물 또는 질화물 보다 취급하기가 비교적 용이하고, 침전 생성물에 붙어 있는 알칼리 용액을 세척하기도 용이한 것으로 알려져 있다. 습식법은 나노크기의 초미립자 분말을 제조할 수 있는 장점이 있으나, 조성제어가 어렵고 제조과정에서 다량의 폐수가 발생하기 쉽다.

○ 초미립 분말은 입자 특유의 브라운운동을 한다. 이 때문에 외부에서 자기장·중력·원심력 등이 가해져도 유체 속의 자성입자 농도는 일정하게 유지되는 특징을 나타낸다. 이러한 성질 때문에 자기잉크, 압력센서, 의학용 조영제 및 약물전달 등 다양한 분야로 시장이 확대되고 있다.

○ 자성유체는 대부분 다품종 소량생산품이기 때문에 국산화하여 경쟁력을 확보하기 쉽지 않다. 우리나라에서는 기계 실링제, 스피커용 자성유체는 일본에서 수입해서 사용하고 있다. 최근에 고려대와 서울대 공동연구팀이 자성유체용 자철석(Fe3O4) 나노입자를 합성하고, 연구결과를 발표한 바 있다.

저자: Ashok Kumar, Pawan S. Rana, M. S. Yadav, R. P. Pant
자료유형: 니즈학술정보