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나노 실리카와 카본블랙이용 탄화열 반응으로 나노 SiC 합성 및 특성
Synthesis of SiC Nanoparticles by a Sol-Gel Process 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.23 no.4, 2013년, pp.246 - 249  

정광진 (창원대학교 나노 신소재 공학부) ,  배동식 (창원대학교 나노 신소재 공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nano-sized ${\beta}$-SiC nanoparticles were synthesized combined with a sol-gel process and a carbothermal process. TEOS and carbon black were used as starting materials for the silicon source and carbon source, respectively. $SiO_2$ nanoparticles were synthesized using a sol-g...

주제어

#SiC   #sol-gel   #nanoparticles  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 acheson process 방법에서 고온으로 열처리하는 단점을 극복하기 위하여 작은 크기의 실리카 분말을 먼저 Tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 출발원료로 졸-겔법을 이용하여 제조한 실리카 분말과 탄소(carbon black)을 혼합하여 탄소 열 환원법으로 입도 분포가 좁고 구형인 나노 SiC 분말을 제조하는 연구를 수행하였다.

가설 설정

  • 2) 탄화규소는 입방정(cubic) 결정구조를 갖는 β상과 육방정(hexagonal) 결정 구조를 갖는 α상이 존재한다.
  • 21 g/cm3), 그리고 SBET 는 BET에서 측정된 비표면적 값이다. 계산식은 모든 입자가 구형이며 동일한 입자 크기라고 가정하여 계산하였다. 식 (2)을 통해 계산된 β-SiC 분말의 평균 입자 크기는 약 10.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
졸-겔법이란? 자전고온합성법에 의한 SiC 합성은 실리콘(Si)과 카본(C)의 직접반응에 의해 SiC 합성을 유도하는 것으로, 불순물의 함유가 적어 비 산화물 계 세라믹스의 합성에 유리한 이점을 가지고 있으나 분말형상의 출발물질이 고가라는 단점이 있다.6) 졸-겔법은 액상의 Si원과 C원을 균일하게 혼합하여 hybrid gel을 제조한 후 고온 반응을 거쳐 고순도 SiC 분말을 합성하는 방법이다.7)
SiC 분말의 제조방법 중 자전고온합성법의 장단점은? 5)반면 고순도의 SiC 분말을 제조하는 공정으로 자전고온 합성법(Self-propagation high-temperature synthesis, SHS), 졸-겔(sol-gel) 법 및 열 플라즈마 합성법 등이 제시되고 있다. 자전고온합성법에 의한 SiC 합성은 실리콘(Si)과 카본(C)의 직접반응에 의해 SiC 합성을 유도하는 것으로, 불순물의 함유가 적어 비 산화물 계 세라믹스의 합성에 유리한 이점을 가지고 있으나 분말형상의 출발물질이 고가라는 단점이 있다.6) 졸-겔법은 액상의 Si원과 C원을 균일하게 혼합하여 hybrid gel을 제조한 후 고온 반응을 거쳐 고순도 SiC 분말을 합성하는 방법이다.
탄소 열 환원법을 이용한 SiC 분말 합성공정의 단점은? SiC 분말의 제조는 다양하지만 널리 사용되는 방법 중의 하나는 실리카(SiO2) 분말과 탄소(C)를 혼합하여 탄소열 환원법(Carbothermal reduction)을 이용하는 acheson process 방법으로 합성되고 있다. 그러나 탄소 열 환원법을 이용한 SiC 분말 합성공정은 고순도 SiC 분말 제조와 입도 및 형상 제어가 어렵고, 나노 분말을 합성하기 어려운 단점을 가지고 있는 것으로 보고되고 있다.5)반면 고순도의 SiC 분말을 제조하는 공정으로 자전고온 합성법(Self-propagation high-temperature synthesis, SHS), 졸-겔(sol-gel) 법 및 열 플라즈마 합성법 등이 제시되고 있다.
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참고문헌 (9)

  1. S. U. Lee, H. S. Park, "Science and Technology of Ceramic Materials," 3(4), 309 (1998). 

  2. I. J. Mccolm, "Ceramic Science for Materials Technologies," Leonaard Hill, (1983). 

  3. T. Yoshida, Y. Tamou, K. Eguchi and K. Akashi, "The Prepation of Ultrafine Si3N4 and SiC Powders in a Hybrid Plasma," Proc. 8th-ICVM, Linz, Austira, 437-451 (1985). 

  4. M. J. Chpper and R. S. Millman, "The Fabrication of Ceramic-Coated Fibre Duplex Elements," J. Mat. Sci., 9, 1993 (1974). 

  5. A. Chrysanthou and P. Grieveson, "Formation of Silicon Carbide Whiskers and Their Microstructure," J. Mat. Sct., 26, 3463-3476 (1991). 

    상세보기 crossref

  6. D. K. Kim, S. Park, K. Cho, and H. B. Lee, "Synthesis of SiC by Self-Propagating High Temperature Synthesis Chemical Furnace(in Korean)," J. Kor. Ceram. Soc., 31(11), 1283-1292 (1994). 

  7. I. N. Kholmanov, A. Kharlamov, E. Barborini, C. Lenardi, A. Li Bassi, C. E. Bottani, C. Ducati, S. Maffi, N. V. Kirillova, P. Milani, and J. Nanosci, "A Simple Method for the Synthesis of Silicon Carbide Nanorods," J. Nanosci Nanotech, 2(5), 453-456 (2002). 

    상세보기 crossref

  8. L. R. Tong, R. G. Reddy, "Synthesis of titanium carbide nano-powders by thermal plasma," Scr. Mater. 52, 1253-1258 (2005). 

    상세보기 crossref

  9. H. P. Klug, L. E. Alexander, "X-ray diffraction procedures for polycrystalline and amorphous materials," Wiley, New York, (1974). 

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