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SiC 나노층으로 코팅된 Graphite/Al 복합재료

전문가 제언: ○ 전자소자의 고출력, 고효율 및 소형화 추세에 따라서 소자에서 발생하는 열의 효율적인 방열기술은 소자의 효율성과 신뢰성 향상에 매우 중요한 요소이다. 따라서 고방열 소재에 대한 연구개발 요구가 높아지고 있다. 알루미늄 금속을 기지로 한 복합재료(MMCs: Metal Matrix Composites)는 비교적 높은 열전도와 낮은 열팽창계수를 가지는 재료로 이러한 요구에 잘 부합하는 소재 중의 하나이다.

○ 알루미늄에 복합시키는 충전재료는 SiC, Si, 다이아몬드 등이 많이 연구되었다. SiC/AlC 복합재료는 180∼270W/mK의 열전도도를 나타내며 낮은 열팽창계수와 저가인 장점을 가지나 열전도도에서 한계가 있다. 다이아몬드/Al 복합재료는 350∼750W/mK에 이르는 매우 높은 열전도 특성이 요구되는 경우에 적합한 재료이나 가공성이 떨어지는 단점을 보인다. 흑연(graphite)은 낮은 밀도, 고 열전도도, 양호한 가공성으로 열방출 전자패키지 재료로 주목받고 있으나 흑연/Al 복합재료는 계면에서 취성을 나타내는 Al4C3가 형성되고 굽힘강도가 낮은 단점이 있다.

○ 본 연구에서는 흑연 표면에 Si 분말을 코팅하여 SiC 층을 형성하는 기술을 개발하였으며 진공열간압축 방식으로 제조한 복합재료 계면특성과 열전도도 및 굽힘강도 개선을 보고하고 있다. 흑연 충전율 70%에서 열전도도 735W/mK가 얻어지는 매우 개선된 결과를 발표하였다. 향후 흑연 표면을 Ti, Cu 등으로 코팅하는 기술을 개발하면 흑연자체 강도를 더욱 개선하여 흑연/Al 복합재료 굽힘강도를 더욱 향상시킬 수 있으리라 예상하고 있다.

○ 금속을 기지로 하는 세라믹 복합재료는 전자 및 구조용 소재 등 응용용도가 매우 넓다. 다양한 기능성 부여 및 고강도/경량화를 요구하는 전자/자동차/항공 부품산업의 경쟁력을 강화하기 위하여 복합재료에 사용되는 세라믹분말의 경제적인 합성기술과 복합재료 제조방법 개발 등 에 대한 많은 연구가 요구된다.

저자: S.L. Wang, et al.
자료유형: 니즈학술정보