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초고도 열전도 특성을 가진 흑연/알루미늄 적층박막 복합 재료

전문가 제언: ○ 전기？전자기기의 소형화, 경량화 및 고기능화 추세에 따라 고열전도도 및 고방열 소재개발에 대한 요구가 높아지고 있다. 탄소계열 재료(흑연, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등)는 뛰어난 열적성질 때문에 금속과 복합재료 형태로 방열판 재료로 많이 응용되고 있는 재료이다. 지금까지 다이아몬드, 탄소섬유, 흑연박편 등을 금속과 복합시킨 재료 등이 방열판 재료로 주로 사용되어 왔다.

○ 다이아몬드/금속 복합재료는 높은 열전도도(350∼780W/mK)으로 상용화를 이룬 재료이나 고가이며 기계가공성이 불량하여 응용에 한계가 있다. 탄소섬유나 흑연박편을 이용한 복합재료는 열전도도의 이방성이 나타나며 탄소섬유의 경우 섬유길이 장단에 따라 면방향 열전도도 편차가 크게 나타난다. 흑연박편을 복합한 재료는 320∼780W/mK 수준의 열전도도를 나타내나 흑연박편의 방향제어 및 충전공정이 어려운 단점이 있다. 최근 탄소나노튜브나 그래핀과 금속 복합재료도 뛰어난 열전도특성 때문에 주목을 받았으나 충전재의 방향 및 분포제어와 같은 기술적인 어려움이 있다.

○ 본 연구의 흑연필름과 알루미늄포일을 원료로 하고 진공열간압축 방식으로 제조하는 복합재료 제조공법은 두종류의 필름을 적층하여 충전제량을 조절할 뿐만 아니라 충전제의 방향제어가 용이하여 매우 효과적인 적층박막 복합재료 제조법이다. 또한 양호한 접착계면구조를 얻을 수 있어 기존방식의 탄소/금속 복합재료에 비교하여 향상된 열전도도와 낮은 열팽창계수를 동시에 얻을 수 있는 공법이다.

○ 탄소와 금속을 바탕으로 하는 복합재료는 고방열과 고열전도 특성이 요구되는 전자부품 및 자동차부품에 응용될 수 있는 매우 유망한 복합재료이다. 다양한 기능성부가 및 고강도/경량화를 요구하는 전자/자동차/항공 부품산업의 경쟁력을 강화하기 위하여 복합재료에 사용되는 충전제의 경제적인 합성기술과 복합재료 제조기술 개발 등 향후 많은 연구가 요구된다.

저자: Yu Huang, et al.
자료유형: 니즈학술정보