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투명한 MgAl2O4 스피넬 세라믹의 방전플라즈마 소결

전문가 제언: ○ MgAl2O4은 대표적인 투명한 세라믹 재료로 큰 고유 밴드갭 에너지와 등방성 결정구조를 가지는 재료이다. 또한 자외선에서 가시광선 범위에서 투과율이 높을 뿐 아니라 강도와 방탄저항이 우수하여 방호창, 자외선 탐지기 카메라 창, 고압 방전 램프, 자외선 광학렌즈 등에 응용될 수 있어 주목받고 있다.

○ 투과율이 높은 MgAl2O4은 용융하여 단결정 성장시키는 방법이나 다결정 형태로 소결하는 분말야금 방식이 가능하나, 분말야금 방식이 제조단가 면에서나 대량생산과 특정한 형태로 제조하는 데 유리하기 때문에 많이 연구되고 있다. 분말야금 방식으로 MgAl2O4를 소결할 때에는 빛의 산란을 최소화하기 위하여 특히 소결체의 기공량을 줄이는 것이 매우 중요하다. 따라서 고밀도 MgAl2O4 를 얻기 위하여 여러 가지 소결방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 방전 플라즈마 방법으로 소결한 MgAl2O4 소결체의 미세조직과 광학특성 및 기계적 특성을 소개하였다.

○ 방전 플라즈마 방식으로 제조된 MgAl2O4 스피넬 세라믹은 소결온도 1300℃에서 평균입도 250㎚ 와 기공율 0.07% 를 보였다. 빛 투과율은 파장 550㎚에서 70%를 나타냈으며 굴절율은 1.6575 를 보였다. 기계적성질에서도 Hv∼18㎬. E∼220㎫, Kic∼2.6㎫√m, 마찰계수∼0.06 의 양호한 특성을 보여 주고 있어 방전 플라즈마 방식으로 투명성이 우수한 고밀도 MgAl2O4 스피넬 세라믹 제조 가능성을 보여주고 있다.

○ MgAl2O4은 투명성과 더불어 고강도와 방탄특성이 우수하여 방산재료로 주목받고 있을 뿐만 아니라 고온 고압용 내화재료로도 유망한 재료이다. 최근 UV-LED 기술발전과 더불어 투명성이 뛰어난 MgAl2O4는 열전도성이 우수하여 UV-LED 렌즈로 개발하려는 노력 또한 경주되고 있다. 고밀도 MgAl2O4 스피넬 세라믹 원료합성 및 소결 기술에 대한 연구가 필요하다.

저자: S. Benaissa, M. Hamidouche, G. Fantozzi, et al.
자료유형: 니즈학술정보