음의 열팽창 재료 BiNi1-xFexO3을 이용한 제로 열팽창 복합재료

전문가 제언

○ 온도가 상승하면 물질의 부피가 증가(positive expansion)하는 것이 일반적이다. 온도가 상승해도 부피의 변화가 전혀 없거나(zero expansion) 오히려 줄어들어 수축이 일어나는 물질(negative expansion)도 드물지만 있다. 온도변화에 따른 부피변화 정도를 수치로 표현한 것이 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)이다. 팽창하는 물질은 양의 값을 나타내고, 수축하는 물질은 음의 값을 나타내며 변화가 없는 물질은 값이 ‘영(zero)’이다.

 

○ 음의 열팽창계수(NTE: Negative Thermal Expansion)를 가지는 물질은 열팽창계수 조절과 거의 열팽창이 없는(near-zero thermal expansion) 복합재료 제조에 응용할 수 있다. 또한 광통신 및 정밀한 위치 결정이 요구되는 경우 구조재의 열팽창을 상쇄하여 제로 열팽창 물질을 제조하는데 사용된다.

 

○ 이 문헌은 실온 부근에서 기존 재료의 2배 이상 크기의 "음의 열팽창"을 나타내는 산화물 세라믹 재료 BiNi1-xFexO3(비스무트·니켈·철산화물)의 연구에 관한 것이다. 첨가원소의 양을 변화시킴으로써 음의 열팽창이 나타나는 온도영역을 제어할 수 있으며, 지금까지 재료의 문제점이었던 온도이력을 억제할 수 있다. 이번 신소재를 에폭시수지 중에 소량 분산시킴으로써 열팽창을 제로로 할 수 있는 것도 확인되었다.

 

○ 이 분야에서 많이 연구된 재료는 ZrW2O8 계열이다. 최근 John Evans는 소재의 핵심성분 비율을 조정하여 열팽창 반응을 조절할 수 있는 세라믹 산화물의 일종인 ZrMo2O8을 발견하였다. 국내에서는 이 분야에서 발표되는 연구가 적은 편이다. 일부 ZrW2O8 재료를 이용한 OLED 제품의 열팽창계수 조절에 대한 연구 등이 발표되고 있다.

 

○ 음의 열팽창계수를 가지는 물질은 정밀성이 요구되는 산업분야에 필요한 재료이다. 가열과 냉각이 반복되는 가혹한 환경에서 사용되는 전자부품, 정밀성이 높은 광학장치나 측정기기 등의 제조에 중요한 NTE 물질의 합성기술 및 응용연구에 대한 관심을 가질 필요가 있다.

 

저자

Masaki AZUMA

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

67(3)

잡지명

表面技術

과학기술
표준분류

재료

페이지

135~139

분석자

김*환

분석물

• 음의 열팽창 재료 BiNi1-xFexO3을 이용한 제로 열팽창 복합재료.pdf [531,926 byte]

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