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문제 정의

• 그러므로 본 기고에서는 단분산된 Nanosize의 α-Alumina를 합성하기에 용이한 합성법을 소개하고 다양한 변수들을 적절히 조절함으로써 합성된 α-Alumina의 크기를 조절하는 방법을 소개하고자 한다.

가설 설정

• t=0일 때에는 오로지 일차입자만 존재한다고 가정한다. Eq.

제안 방법

• Nanosize의 단분산된 구형의 α-Alumina를 합성하기 위해 Forced Hydrolysis를 이용하여 먼저 Aluminum Hydrous Oxide를 Al-Precursor로 합성하고 이를 후열처리 공정을 통해 α-Alumina로 합성하였다.
• Forced Hydrolysis를 이용하여 합성된 Al-Precursor를 후열처리하여 α-Alumina로 합성하였다.
• 본 기고에서는 Forced Hydrolysis를 이용하여 Nanosize의 단분산된 구형의 α-Alumina를 합성하였으며 Building Block Model에서 제시된 단분산된 입자의 크기 조절 이론을 응용하여 합성된 α-Alumina 입자의 크기를 조절하였다.

이론/모형

• Forced Hydrolysis의 입자 합성 Mechanism은 Matijevic에 의해 제안된 Building Block Model을 따른다⁶⁾. Fig.

성능/효과

• Fig. 5의 XRD 분석을 통해 Al-Precursor의 크기가 작을수록 상합성된 α-Alumina의 결정화도가 높은 것을 확인할 수 있었으며 Fig. 6의 SEM 분석을 통해 상합성된 α-Alumina의 단분산성과 모양이 구형으로 유지됨을 확인할 수 있다.

후속연구

• 위의 이론식에서 Eq. (5)의 실험적으로 얻을 수 있는 값들을 조절하면 단분산된 입자의 크기를 조절하는 것이 가능할 것으로 기대되며 모델을 이용하여 단분산된 입자의 크기를 예측하는 것이 가능하다.
• 단분산된 구형의 α-Alumina를 Nanosize로 합성하고 그 크기를 조절하는 기술은 세계적으로도 아직 연구단계에 있어 기술적 성숙도가 초기에 있기 때문에 체계적인 연구가 진행된다면 선진국과의 나노 입자 합성 기술 격차를 좁히는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
α-Alumina	α-Alumina의 단점은?	대표적인 기판용 재료인 α-Alumina의 경우 우수한 물성 (εr = 10, Q×f = 100,000, τf = -50 ppm/℃)을 갖고 있지만 고상 소결 시 1500℃ 이상의 고온에서 소결해야 하며 소결로 인한 수축으로 인해 기판의 최초 성형 형태를 유지하기 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 LTCC 기판용 재료로서 다양한 Glass를 첨가하여 α-Alumina를 저온에서 소결하려는 연구가 기존에 진행되어 왔으며 최근에는 Green Body의 최초 성형 밀도를 높임으로써 소결 공정 없이 저온에서 높은 성형밀도와 우수한 특성을 갖는 α-Alumina 기판을 제조하는 공정이 제시되었다.
Forced Hydrolysis	Forced Hydrolysis란 어떤 방법인가?	이러한 공침법의 단점을 보완하면서 Nanosize의 단분산된 입자를 합성하는 최적의 방법으로 Matijevic에 의해 제안된 Forced Hydrolysis를 들 수 있다 3). Forced Hydrolysis는 Hydrolysis, Condensation 반응에 의한 중합체를 형성시켜, Metal Hydrous Oxide를 제조하는 방법으로써 다른 액상법에 비해 반응이 용액 전체에서 균일하게 일어나고 요소를 pH 조절제로 사용하는 경우 pH를 전체적으로 균일하게 증가시키면서 가수분해-침전반응을 서서히 일정한 속도로 일어날 수 있도록 조절할 수 있기 때문에 단분산된 입자를 합성하는데 적합하다. Brace와 Matijevic에 의해 Sulfate Ion과 Aluminum Salts를 이용하여 Forced Hydrolysis를 통해 단분산된 Aluminum Hydrous Oxide 분말제조가 시도되었다4).
α-Alumina 나노 분말 합성	α-Alumina 나노 분말 합성 방법 중 액상법의 단점은?	α-Alumina 나노 분말 합성에 있어 국내에 보고된 기술은 액상법이 주를 이루고 있다. 그러나 기존에 보고된 액상법은 단분산된 나노 분말을 합성하거나 단분산된 나노 분말의 크기를 조절하는 데에는 한계가 있다. Forced Hydrolysis를 이용하여 단분산된 구형의 Aluminum Hydrous Oxide를 합성하는 방법은 Matijevic에 의해 많은 연구가 이루어져 왔으며 그 기술 수준도 높은 것으로 평가된다.

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