비스무트 -붕산염 유리의 성질과 구조

전문가 제언

 

○ 알칼리-붕산염유리의 구조에 대해 Stevels와 Abe 등이 알칼리이온 함유량이 증가할수록 유리구조 중의 〔BO3〕그룹이 〔BO4〕그룹으로 전환하게 된다. 또한 R(O/B의 원자비율)이 1.61 또는 1.8에서 전환이 정지되는 즉, 산소교가 절단되지 않는 축적역과 절단되는 절단역이 있다는 이론이 있다. 이를 IR 스펙트럼, ESR, NMR, 선팽창계수, 비중 등의 측정을 통해 주장하여 왔으나 정설로는 인정을 받지 못하고 있다. 국내에서도 유리구조에 대한 깊은 연구는 없는 실정이다.

 

○ 본고에서는 알칼리-붕산염유리의 구조에 대한 과거 연구결과를 소개하였다. 알칼리이온 대신 BaO, ZnO, SrO 등의 2성분계 유리에서도 4배위 붕소비율 N4의 값이 비슷하게 나타난다. 그러나 선팽창계수는 약간 다르게 나타나며 Bi2O3-B2O3계에서는 〔BO4〕그룹의 생성보다 〔BiO6〕팔면체가 우세하다고 보고하고 있다.

 

○ 분극성이 높은 Bi가 첨가되면 유리화 범위가 넓어진다. 그 이유는 Bi-O의 결합은 Na-O의 결합에 비해 방향성이 매우 강해 결정화가 방해를 받기 때문이다. 낮은 공융점 즉 낮은 액상온도와 분극성이 강한 Cd2+, Zn2+, Pb2+와 같은 성분을 함유시키면 유리화 범위가 더 넓어진다. 비선형 광학성질과 투명성을 갖는 BaO-Bi2O3-B2O3계 유리의 구조는 일반 붕산염 유리와는 달리 이 계에서는 Bi2O3는 Al2O3와 같은 양성물질(NWF와 NWM)로 작용한다.

 

○ 2015년 ETH 취리히 연구팀은 리튬이온배터리의 음극물질로 V2O5와 LiBO2를 혼합한 붕산염유리로 전극을 만들었다. 전극입자를 보호하고 전도성을 증가시키기 위해 환원된 그래파이트 산화물(RGO)로 전극을 코팅하여 1000w/h의 에너지밀도와 300mAh/g을 초과하는 방전용량을 얻었다. 충전/방전의 주기 수를 증가시키기 위해 연구 중이다.

 

○ 국내에서도 V2O5-B2O3-P2O5유리의 구조 및 물성변화, Bi2O3-B2O3-SiO2계 유리의 표면장력, 점도 등을 조사하였다. 그리고 광학유리나 전자재료로서 가능성 및 Bi2O3-B2O3-ZnO 유리의 열적성질에 대한 기초연구가 있었다. 광학 및 비선형 광학물질에 대한 연구가 확장되어야 하겠다.

 

저자

N. M. Bobkova

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

72(9)

잡지명

Glass and Ceramics

과학기술
표준분류

재료

페이지

360~365

분석자

김*호

분석물

• 비스무트-붕산염 유리의 성질과 구조.pdf [505,831 byte]

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