고기능 재료용 지르코니아 강화 알루미나 섬유

전문가 제언

○ 지르코니아 강화 알루미나(ZTA: Zirconia Toughened Alumina) 계 재료는 고온에서의 높은 경도와 탄성적 성질로부터 얻어지는 높은 강도와 내식성 등으로 인하여 고온구조용 재료로써 많은 관심을 받아왔다. 따라서 항공우주와 전력 분야와 같은 산업에서 활발하게 응용이 진행되고 있는 재료이다.

 

○ 원천적으로 모놀리식 세라믹스는 취성을 갖고 있기 때문에, 세라믹기지 내로 세라믹섬유 또는 위스커를 매설하는 방법으로 이러한 약점을 보완한다. 그러나 지금까지 개발된 대부분의 산화물 섬유는 1100℃ 이상의 온도에서 장시간 경과하면 화학 및 기계적 안정성과 산화 분위기에서 사용이 어렵다.

 

○ 모놀리식 세라믹스가 갖는 단점을 보완하고자, 고온 산화 또는 부식성 환경에서 안정성과 강도를 유지할 수 있는 세라믹 섬유가 개발된다면 고기능 세라믹스의 응용 범위는 확대될 것이다. 이에 따라 본고는 염화수산화알루미늄과 산염화지르코늄 수용액으로부터 평균 직경 10㎛의 지르코니아 강화 알루미나(ZTA) 섬유를 합성하는 새로운 방법을 개발하였다. 합성된 섬유의 평균 인장강도는 1010MPa이다.

 

○ 지난 20여년에 걸쳐 커런덤과 멀라이트에 기초한 산화물 세라믹 섬유들이 3M, 듀폰 등에서 개발되어 상용화되었다. 또한 ZTA 섬유도 1990년대에 이미 개발이 시도된 바 있고, 지금은 생산하고 있지 않으나 일부는 잠시 상용화가 된 바도 있다. 이들 세라믹 섬유는 가공성의 개선이 필요하고 고가이었기 때문에 본고는 이를 극복하기 위한 새로운 방법을 제시한 것이다.

 

○ 한국은 ZTA 재료에 대한 연구 결과가 1990년대 초반에 발표된 바 있으나, 이후 활동은 저조하였다. 2000년대 후반에 들어서 초고온 세라믹스에 대한 관심이 높아지면서 모놀리식 ZTA 재료의 합성에 대한 제한된 연구가 수개 대학에서 수행된 바 있다. ZTA 섬유는 항공우주, 국방, 전력 등의 산업에 응용이 기대되는 재료로 관심을 가질 필요가 있다.

저자

S. Pfeifer, P. Demirci, R. Duran, H. Stolpmann, A. Renfftlen, S. Nemrava, R. Niewa, B. Clauss, M. Buchmeiser

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

36()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

725~731

분석자

정*생

분석물

• 고기능 재료용 지르코니아 강화 알루미나 섬유.pdf [319,462 byte]

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