초경량 Si3N4 다공성 세라믹스의 제조

[카리]

○ 본 연구에서 초경량 Si3N4 다공성 세라믹이 입자 안정화된 발포 방법을 통해 성공적으로 제조되었다. 이는 기포의 액상/공기 계면에 소수성을 갖는 Si3N4 입자의 흡착을 기반으로 하는 방법이다. 여기서는 먼저 긴 사슬 계면 활성제인 CTAC(cetyl trimethyl ammonium chloride)가 Si3N4 입자에 부분적으로 소수성을 준다.   ○ 계면활성제 맞춤 농도 및 현탁액의 pH 값을 조정하여 습식 발포체가 조대화 및 합체를 피하도록 안정화한다. SEM 관찰결과 Si3N4 다공성 세라믹스가 β-Si3N4 입자가 서로 얽혀 단일 지주 벽(strut wall)을 가지고 있으며, 기포가 균일하고 평균 기포크기는 95㎛이다. 다공성 세라믹스는 계면활성제 농도가 3mmol/L이고 pH 11.0인 경우 압축강도는 1.34±0.13MPa이었다.  ○ 탄화규소(Si3N4)는 고온에서의 탁월한 고온 열 충격저항, 고온강도와 파괴인성, 마모 저항성, 화학적 내구성 등의 특성을 가지고 있다. 따라서 자동차용 엔진재료 , 우주항공 산업의 고온재료, 베어링, 의료재료, 절단 연삭재료, 태양전지용 전자재료 등의 다양한 응용분야가 있다. 질화규소 분말이 1997년도에 세계적으로 약 400만 톤 정도가 생산되었다. 정확한 시장예측은 없으나, 현재는 약 1000만 톤 이상이 생산될 것으로 예상한다.  ○ 질화규소분말 합성방법에는 직접 질화법, 환원 질화법, 기상질화법, 이미드 열분해법이 있으며 대표적인 제조회사는 Ube공업(주), Kyocera, Stark, 전기화학(일본), Ceramtec. Coors, Saint-gobain(프) 등 수십여 회사가 경쟁하고 있다. 국내에서는 대한중석과 쌍용양회에서 절삭공구를 비롯한 범용 질화규소 제품들이 생산되고 있다.   ○ 질화규소의 기술개발은 국내에서 1970년대부터 KAIST, 재료연구소, 세라믹연구원과 에너지기술연구원을 비롯하여 대학과 기업체연구소에서도 관심을 가지고 참여하여 왔다. 향후에도 초경량 질화규소를 포함한 비산화물 신소재 연구개발은 미래 미래유망산업을 위해 지속적으로 적극적인 투자가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 

초경량 Si3N4 다공성 세라믹스의 제조.pdf