환원형 산화그래핀-탄화붕소 복합재료

전문가 제언

○ 다이아몬드, 입방형 BN의 뒤를 이어 경도가 높은 탄화붕소(B4C)는 산업적으로 많은 분야에 사용되는 2.52g/㎤의 낮은 밀도를 가진 재료이다. 이외에도 상대적으로 높은 중성자 흡수능을 갖고 있기 때문에 원자로에도 널리 응용되고 있다. B4C가 갖는 장점에도 불구하고, 낮은 인성으로 인해 구조재료로 활용하는데 장애를 받고 있어, 이를 개선시키려는 노력이 많이 있어왔다.

 

○ B4C 세라믹스의 한계성을 극복하기 위해 TiB2와 같은 보강재를 사용하여 강화시키려는 많은 시도들이 있다. 최근에는 영률과 강도가 높은 그래핀 강화 복합재료가 우수한 기계적 특성을 가지고 있음이 알려지고 있다. 따라서 본고는 다중모루장치를 활용하여 고온고압에서 합성한 rGO-B4C 복합재료에 대해 소개하였는데, 제조된 1.5vol% rGO-B4C 복합재료의 파괴인성은 8.76MPam1/2 이었다. 순수한 B4C의 파괴인성 값은 통상 2-3MPam1/2의 범위에 있다.

 

○ 그래핀이 2004년도에 알려지면서 차세대 신소재로 각광 받는 탄소나노튜브를 뛰어 넘는 소재로 평가 받게 되었다. 그리고 2010년대에 들어서면서 CNT-Al2O3 또는 CNT-Si3N4와 함께 graphene-Si3N4 복합재료들이 소개되기 시작하고, Si3N4의 기계적 특성을 향상시킬 수 있음이 알려졌다. 본고도 이러한 시도의 일환으로 B4C 세라믹스에 그래핀 나노충전물을 최초로 사용한 결과이다. 미국이 연구를 선도하고 일본, 중국의 활동이 비교적 활발하다.

 

○ 한국은 2000년대 초반에 Al-B4C 또는 Al2O3-B4C, 후반에 ZrB2-B4C 복합분말을 합성한 바 있다. 2010년에 들어오면서 그래핀에 대한 관심이 급증하면서 그래핀-고분자 복합재료에 대한 연구가 비교적 활발하였으나, 구조용 세라믹스 분야에서는 graphene-Al2O3 복합재료가 제조된 정도이다. 그러나 본고에서 소개된 graphene-B4C 세라믹스 복합재료 수준에는 많이 부족하다. 하지만 일반 산업은 물론 국방 분야 등의 기술 발전을 위해서는 관심을 가져야할 분야이다.

저자

L. Liu, Y. Wang, X. Li, L. Xu, X. CaO, Y. Wang, Z. Wang, C. Meng, W. Zhu, X. Ouyang

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

99(1)

잡지명

J. of the American Ceramic Society

과학기술
표준분류

재료

페이지

257~264

분석자

정*생

분석물

• 환원형 산화그래핀-탄화붕소 복합재료.pdf [477,282 byte]

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