저온에서 고분자 계면활성제를 이용한 지르코니아 박막 제조및 특성 연구

[카리]

세라믹 분야는 기능성, 내구성 등이 최근 대두되고 있는 유기 신소재들에 비하여 상대적으로 뛰어남에도 불구하고 제조 및 응용 공정에 있어서 상대적으로 공정이 용이하고 저렴한 고분자 신소재들로 대체되고 있는 실정이다. 그러나 세라믹들도 종전의 제조 방법을 개선하여 쉽고 간단한 방법에 의한 코팅 기술을 개발한다면 산업분야에 고분자 신소재와 함께 다양하게 응용될 수 있다. 한 예로서 세라믹 박막을 plastic 표면에 코팅하여 선택적인 센서와 기억장치, 내화, 내부식 물질 등으로 그 응용범위를 확대시키고 있다. 본 연구에서는 세라믹 분야 중 강도가 높고, 물리·화학적으로 매우 안정하며, 열적 확장 계수가 높고, 열전도성이 열적으로 안정하며, 마찰계수가 높은 특성 때문에 고온, 고압을 필요로 하는 비행기나 엔진기관에 내열, 내부식 방지 물질로 현재 널리 상용되고 있는 지르코니아를 저온에서 박막의 형태로 제조하려고 한다. 그러나 지르코니아 박막의 제조에 있어서 높은 온도의 소결 반응이 필요하여 플라스틱이나 융점이 낮은 물질에는 코팅을 할 수 없다. 이 같은 단점을 보완하기 위해 좀 더 낮은 온도에서 공정이 가능하고 균일한 박막을 얻을 수 있는 sol-gel 법을 응용하고, 저온에서 지르코니아 박막을 자연상에서 존재하는 세라믹이 세포기질 내에 존재하는 관응기에 의해 저온에서도 균질하고 배향된 박막으로 성장하는 것을 응용한 biomimectic 방법을 이용하여 제조하려고 한다. 이 때 이용되는 biomimectic 방법의 주형으로 고분자 계면활성제 (PEG 또는 Polyacrylicacid)를 기판 표면에 자기집합시켜 세포기질 내의 막과 유사한 고분자 자기집합막 주형으로 형성한 후 이들 자기집합막 내에서 결정성을 지닌 지르코니아 박막으로 성장하도록 하고 또한 더 나아가 이러한 세라믹 주형으로 사용되는 고분자 계면활성제 중 PS-b-PEO 블록공중합체를 음이온 리빙 중합을 이용하여 중합한 후, 중합된 고분자 계면활성제를 이용하여 기판에 고분자 세라믹 주형을 제조하고 형성된 박막의 표면 형태 및 형성된 박막의 결정성 여부를 연구하였다.

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