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• 그러나 공존이온이 많아지거나 분산제 등의미 반응 물질 또는 부산물이 포함되었을 때 그 효과는 역으로 나타나게 된다. 셋째로, pH와 표면전하의 영향이다. 고체입자의 표면전하는 pH의 영향을 받으며 등전점 (Isoelectric point, Point zero charge) 을 갖는 Oxide형의 입자들의 경우 더욱 더 큰 영향을 받는다.

제안 방법

• 그림 8. 다양한 경로로 제조된 실리카졸의 형상 비교 ; IE (이온교환법), TE (TEOS 가수분해와 축합), DO (직접산화법) [6].
• 응집상태에서는 특성향상 (기계적 강도, 투명성, 균질한 전기적 특성 등)을 기대할 수 없다. 따라서 응집상태에서 각각의 기본 입자로 분산시키는 기계적 분산조작을 시행한다. 미립화된 상태로 용액 중에 분산해두는 것은 일단 분산한 상태로 되어도 분산매 내의 분산안정성이 확보되지 않으면, 재응집이 일어나서 기대하는 특성을 얻을 수 없다.
• 한편, 용제인 경우는 비드밀을 주로 사용하는데, 미리 혼합 분산을 별도의 용기에 시행하거나, 3롤믹서로 미리 분산하는 경우도 있다. 용제, 분산제, 미립자의 비율은 쉐이커를 사용해 적당량의 비드를 투입한 뒤, 그 비율을 바꿔가며 분산시켜 최적점을 찾는다. 이 최적점으로 스케일 업을 시행하는 경우 미리 용매에 녹인 분산제, 입자, 용제를 소정량 투입하여 균일 혼합 후 중간 탱크에 투입한다.
• 그림 6. 터비스캔을 이용한 분산성 평가 ; 시간경과에 따라 Creaming, Sedimentation, Flocculation, Coalescence 발생에 따른 투과광의 변화그래프.
• 침전법으로 제조되는 나노입자와 달리, 실리카 분산상의 경우 소량의 알칼리 금속이온에 의해 안정한 전기이중층을 형성하여, 추가적인 분산공정없이 안정한 분산상을 이룬다. 표 3은 졸겔반응, 이온교환법및 직접산화법의 실리카졸 제조공정과 흄드실리카를 분쇄 분산하는 공정으로 제조하는 실리카졸의 제조공정 특성 및 장단점을 비교분석하였다. 따라서 적용 용도에 맞는 실리카 분산상의 선택이 필요하다.

데이터처리

• 분산된 상태에서의 분산성은 점도, 터비스캔, NMR 장비를 이용하여 평가할 수 있다. 회전식 점도 계로 전단변화에 전단응력을 측정하여 점도를 구할수 있고, 이를 통해 얻는 틱소트로피성이 작아야, 입자가 분산매 중에 응집력이 움직임 없는 좋은 상태라고 말한다.

이론/모형

• He-Ne 레이저에 의한 측정셀 내의 콜로이드 분산졸이 브라운운동에 의해 산란되는 정도를 광전자증 배관 (PMT: Photo multiplier tube) 검출기에서 측정하여 입자의 영동속도를 구하고, 이동도와 제타전위의 관계를 나타내는 Debye Huckel식에 따라 제타전위를 구할 수 있다. 제타전위는 용액에 분산된 입자의 계면에 생기는 전기이중층의 미끄러운 면의 전위이지만, 거의 표면전위에 가깝다고 여겨지는 값이라서 입자의 표면전위로 이해된다.
• 원액의 분산성을 유지하기 위해, 희석단계에서 분산제 및 pH를 조정할 수 있다. TEM에 의한 나노입자 지름 측정방법은 KS D 2716 규격에 따른다. 주로 무기산화물의 나노입자 크기를 직접 관찰하거나, 입자의 크기, 균일성, 분산성 등을 평가할 수 있다.

성능/효과

• 첫 번째로, 분산제는 고체 입자 표면에 흡착되어 전하를 띄거나 입체 안정화 효과를 유발하여 고체 입자들 간의 응집을 막아준다. 두 번째로 공존이온은 입자들 사이에 소량의 이온이 공존하면서 분산 효과를 증가시키게 된다. 그러나 공존이온이 많아지거나 분산제 등의미 반응 물질 또는 부산물이 포함되었을 때 그 효과는 역으로 나타나게 된다.
• 분산성의 간편한 측정으로는 유리판에 스핀코터를 사용해 코팅하고, 육안 관찰으로 관찰하거나, 광택도나 투과도를 측정하면, 분산성을 추정할 수 있다. 분산성이 우수할수록, 코팅막의 균일성은 우수하고, 광택도와 투광성이 높아진다. 고농도의 분산 상은 광택도, 저농도의 분산상은 투과성을 관찰하여 분산성의 수준을 측정할 수 있다.

후속연구

• 나노입자재료의 용도는 기존 제품에서 종래부터 사용하던 마이크로미터 크기의 입자 대신 나노미터크기의 입자를 사용함으로써 부피와 크기 및 중량을 줄이면서 전기적, 물리적, 광학적, 화학적 성능을 더 크게 발휘할 수 있는 우수한 재료 개발에 집중하고 있다. 특히 디바이스의 초소형화, 코팅막의 고밀도화, 메모리 기능의 향상, 비 표면적 증대에 따른 고활성화, 에너지의 분산에 의한 내구성 및 내후성 향상, 고감도화, 양자 효과 등이 기대된다.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
파인세라믹스	파인세라믹스란 무엇인가?	파인세라믹스는 고도의 공학적, 고성능의 비금속, 무기, 세라믹스 재료로 세라믹 분말, 벌크, 박막, 코팅 형태의 세라믹 부품 등을 포함하며, 무기 전구체, 섬유, 휘스커, 단결정, 다결정, 비정질 분말과 과립, 및 복합재료를 말한다. 세라믹의 원료가 되는 분말상의 재료는 주로 산화물, 황화물, 질화물, 탄화물 및 수산화물과 탄산염 등이 포함된다.
입체안정화층	입체안정화층을 형성하면, 부피분율에 변화가 생기는 것을 고려하여 이에 대해 보정해주어야 하는 이유는 무엇인가?	분산상에서 입자의 분율이 증가하면 점도는 증가하고, 높은 분율에서는 입자의 표면 거칠기, 크기, 모양, 그리고 입자크기의 분산정도 (Polydispersity)에 크게 영향을 받는다 [5]. 따라서 입체안정화층을 형성 하면, 부피분율에 변화가 생기는 것을 고려하여 이에 대해 보정해주어야 한다.
세라믹	세라믹의 원료가 되는 분말상의 재료는 무엇이 포함되는가?	파인세라믹스는 고도의 공학적, 고성능의 비금속, 무기, 세라믹스 재료로 세라믹 분말, 벌크, 박막, 코팅 형태의 세라믹 부품 등을 포함하며, 무기 전구체, 섬유, 휘스커, 단결정, 다결정, 비정질 분말과 과립, 및 복합재료를 말한다. 세라믹의 원료가 되는 분말상의 재료는 주로 산화물, 황화물, 질화물, 탄화물 및 수산화물과 탄산염 등이 포함된다. 이러한 세라믹 원료 분체는 전자정보소자, 광 기능 소자, 구조재료, 등의 기능성 세라믹 재료로 사용될 뿐만 아니라, 흡착제, 촉매, 촉매담체, 화장품, 의약품, 도료, 안료및 유기물 충진재로 사용되고 있다.

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