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[국내논문] 아연결정유약의 결정 생성 및 제어를 위한 Zn2TiO4 활용 연구
Application of Zn2TiO4 for nucleation and control of willemite crystalline glaze 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.27 no.4, 2017년, pp.154 - 161  

이현수 (한양여자대학교 도예과)

초록
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Anatase$TiO_2$에 의해 저온에서 생성되는 $Zn_2TiO_4$는 willemite($Zn_2SiO_4$) 결정 전구체유약 내 willemite 생성에 매우 큰 영향을 준다. 안정적인 willemite 생성 및 위치 제어를 위해 $Zn_2TiO_4$를 활용하였다. 합성된 $Zn_2TiO_4$를 화장토(engobe)에 15 wt% 첨가하여 도포하면 유약 내에 결정의 생성과 위치를 조절할 수 있다. 발색제가 고용된 $Zn_2TiO_4$를 화장토에 적용하면 결정부분에만 발색효과를 얻을 수 있다. $Zn_2TiO_4$를 화장토(engobe)로 적용하면 한 번의 시유로 결정의 생성유무와, 위치, 색상 등을 임의로 조절할 수 있고 유약의 장식 효과를 높일 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

$Zn_2TiO_4$, which is a progenitor of zinc crystallization, plays a significant role in controlling the crystallization of willemite ($Zn_2SiO_4$) in forming glaze at low temperatures. Thus, $Zn_2TiO_4$ was used to formulate stable willemite and to gain structural co...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 다양한 화장토(engobe)를 소지에 적용하여 한 번의 간단한 시유로 결정의 생성유무와, 위치, 색상 등을 임의로 조절할 수 있도록 하였다. 또한, 발색제를 고용시킨 Zn2TiO4를 활용하여 다양한 색상의 willemite 화장토를 제조하여 학술적 가치와 실용적 가치 모두를 아우를 수 있는 실용연로 도예작가나 산업현장에서 쉽게 사용할 수 있도록 하고자 한다.
  • 를 합성하면 매우 적은 량의 발색제를 효과적으로 willemite 결정에 고용시켜 색을 얻을 수 있는 것으로 나타났다[11]. 발색 Zn2TiO4를 화장토에 적용하여 하나의 유약으로 기물에서 다양한 색상의 결정을 얻을 수 있는 willemite 색화장토를 개발하고자 하였다. Zn2TiO4에 첨가된 발색제는 CuO, NiO, CoO를 사용하였으며 첨가된 조성은 Table 2에 나타내었다.
  • 태토의 표면에 균질한 피막을 만들어 사용하는 화장토는 사용목적에 따라 다양한 원료를 사용한다. 본 연구에서는 초벌시험편과 동일한 원료인 상용 백자소지 기본원료로 유백제나 매용제를 첨가하지 않는 것으로 하였다. 소지를 slip화 하기 위해 해교제로 Na2SiO3를 0.
  • Zn2TiO4는 아연결정의 생성과 성장에 미치는 중간 생성물인 전구체로서 유약 내에서 willemite 결정의 조핵제로 결정생성에 매우 큰 역할을 하는 것으로 나타났다[11]. 이에 본 연구는 합성된 Zn2TiO4의 특성을 활용하여 아연결정유의 제조에 있어 결정의 전구체를 여러 가지 장식기법으로 소지표면에 적용하여 유약 내에 아연 결정 생성에 미치는 영향을 확인하고 결정을 제어하고자 한다. 다양한 화장토(engobe)를 소지에 적용하여 한 번의 간단한 시유로 결정의 생성유무와, 위치, 색상 등을 임의로 조절할 수 있도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Zn2TiO4는 무엇이며 어떤 역할을 하는가? 특히 유약 내에서 아연결정 생성의 전구체가되는 Zn2TiO4의 생성[7-10]과 역할이 밝혀졌다. Zn2TiO4는 아연결정의 생성과 성장에 미치는 중간 생성물인 전구체로서 유약 내에서 willemite 결정의 조핵제로 결정생성에 매우 큰 역할을 하는 것으로 나타났다[11]. 이에 본 연구는 합성된 Zn2TiO4의 특성을 활용하여 아연결정유의 제조에 있어 결정의 전구체를 여러 가지 장식기법으로 소지표면에 적용하여 유약 내에 아연 결정 생성에 미치는 영향을 확인하고 결정을 제어하고자 한다.
아연결정 유약을 활용하기 힘든 이유는? 아연결정 유약에 대한 연구는 결정의 성장과 냉각 조건 관계에 대해 연구가 시작되었으며[1] 지속적으로 결정의 성장과 결정에서의 색상 변화 등이 연구되었다[2, 3]. 아연결정 유약은 아연결정의 핵형성과 그 핵 결정이 성장할 수 있는 일정 조건이 요구되는데[4] 소성의 폭이 좁고 예민하여 많은 연구에도 불구하고 활용에 어려움이 있다. 최근에도 willemite 결정에 ZrO2를 고용시켜 소성범위를 넓히거나[5] 유약 내 생성되는 결정을 제어하는 결정 seed 연구[4, 6] 등이 꾸준히 이루어지고 있다.
발색제 CuO, NiO, CoO를 첨가한 색 화장토 중 결정제어에 가장 좋은 결과를 나타낸 것은? 1 mole 첨가하여 Zn2TiO4를 합성하면 동량의 발색제를 유약에 첨가한 경우보다 결정에 발색제의 고용이 촉진되어 발색효과가 크다. 특히 CuO를 사용한 ZT-Cu를 15 wt% 첨가한 발색 화장토는 결정제어에 최적으로 나타났다.
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참고문헌 (21)

  1. F.H. Norton, "The control of crystalline glazes", J. Ceram. Soc. Jpn. 20 (1937) 217. 

  2. E. Kato and H. Takashima, "Study on the structure of zinc opaque glazes", J. Ceram. Soc. Jpn. 15 (1965) 69. 

  3. B. Karasu and S. Turan, "Effect of cobalt oxide and copper oxide additions to zinc-containing soft porcelain glazes", J. Eur. Ceram. Soc. 22 (2002) 1447. 

  4. H.S. Lee, "Effects of nucleating seeds on coloring of $Zn_2SiO_4$ crystal glazes", J. Korean Ceram. Soc. 52 (2015) 197. 

  5. C.Y. Lee, H.S. Lee and K.H. Shin, "Effects of $ZrO_2$ on zinc crystalline glaze", Advanced Materials Research 716 (2013) 228. 

  6. H.S. Lee, "The effect of nucleating agent on $Zn_2SiO_4$ crystal glaze", J. Kor. Ceram. Soc. 50 (2013) 116. 

  7. C.C. Lee, P. Shen and H.Y. Lu, "Formation of willemite from powder mixture with $TiO_2$ addition", J. Mater. Sci. 24 (1989) 3300. 

  8. A.W.A. El-Shennawi and A.A. Omar, "The roll of titania and titania mixtures in the nucleation and crystallization of spodumene-willemite-diopside glass", Thermochim. Acta 58 (1982) 125. 

  9. T. Santhaveesuk, D. Wongratanaphisan, N. Mangkorntong and S. Choopun, " $Zn_2TiO_4$ nanostructures prepared by thermal oxidation method", Adv. Mat. Res. 55-57 (2008) 641. 

  10. L. Hou, Y. Hou, M. Zhu, J. Tang, J. Liu, H. Wang and H. Yan, "Formation and transformation of $ZnTiO_3$ prepared by sol-gel process", Mater. Lett. 59 (2005) 197. 

  11. C.Y. Lee, H.S. Lee and K.H. Shin, "The effect of $Zn_2TiO_4$ on willemite crystalline glaze", J. Kor. Crystal Growth and Crystal Technology 24 (2014) 70. 

  12. J.G. Ma, Y.C. Liu, C.S. Xu, Y.X. Liu, C.L. Shao, H.Y. Xu, J.Y. Zhang, Y.M. Lu, D.Z. Shen and X.W. Fan, "Preparation and characterization of ZnO particles embedded in $SiO_2$ matrix by reactive magnetron sputtering", J. Appl. Phys. 97 (2005) 103509 1. 

  13. C.Y. Lee and B.H. Lee, "A study of nucleation and growth in zinc crystal glaze by firing conditions (in Korean)", J. Kor. Ceram. Soc. 46 (2009) 253. 

  14. C.K. Lee and B.H. Lee, "Study on the crystal growth in ZnO- $Al_2O_3$ - $SiO_2$ ", J. Kor. Ceram. Soc. 12 (1975) 19. 

  15. A. Escardino, J.L. Amoros, A. Gozalbo, M.J. Orts and A. Moreno, "Gahmite diversification in ceramic frits: mechanism and process kinitics", J. Am. Ceram. Soc. 83 (2000) 2938. 

  16. R. Casasola, J.Ma. Rincon and M. Romero., "Glassceramics glazes for ceramic tiles - a review", J. Mater. Sci. 47 (2012) 553. 

  17. S. Sorli, M.A. Tena, A. Mestre, M. Llusar and G. Monros, "Effect of the major devitrifying phase on ceramic glaze microstructure and mechanical properties", Ceramic Tile Quality; Qualicer 1 (2004) 99. 

  18. L. Phan, R. Vincent, D. Cherns, N.X. Nghia and V.V. Ursaki, "Raman scattering in Me-doped ZnO nanorods (MeMn, Co, Cu and Ni) prepared by thermal diffusion", Nanotechnology 19 (2008) 475702 1. 

  19. C. Luo, D. Li, W. Wu, Y. Zhang and C. Pan, "R Preparation of porous micro-nano-structure NiO/ZnO heterojunction and its photocatalytic property", RSC Adv. 4 (2014) 3090. 

  20. S. Singh and M.S. Ramachandra Rao, "Optical and electrical resistivity studies of isovalent and aliovalent 3d transition metal ion doped ZnO", Physical Review B 80 (2009) 45210 1. 

  21. G.J. Huang, J.B. Wang, X.L. Zhong, G.C. Zhou and H.L. Yan, "Synthesis, structure, and room-temperature ferromagnetism of Ni-doped ZnO nanoparticles", J. Mater. Sci. 42 (2007) 6464. 

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