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세라믹스 재료의 열분석
Thermal Analysis of Ceramic Materials 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.22 no.4, 2019년, pp.393 - 401  

차재민 (부산대학교) ,  류리위 (부산대학교) ,  류봉기 (부산대학교)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermal analysis means the analysis of a change in a property of a sample, which is related to an imposed temperature alteration. Measurements are usually made with increasing temperature, but isothermal measurements or measurements made with decreasing temperatures are also possible. In fact, any m...

주제어

#Thermal Analysis   #DSC   #TGA   #TMA  

AI 본문요약
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  • Fig. 6은 열 기계 분석 장치의 구성을 나타내며 구조적 2개의 막대를 가지는 장치(a)와 1개만 있는 장치(b)가 일반적이다.14) 막대가 2개인 장치는 열팽창계수가 다른 재료들을 동시에 가열하여 그 차이를 측정하며, 재료의 열팽창계수는 기준 시료(borosilicate, 석영 유리, 텅스텐, 스테인레스강 등)에 측정치를 더한 값으로 구한다.
  • 1) 즉, 열분석에 대한 넓은 범위에서 본다면 전기 전도성 및 유전체 등의 다양한 전기적 성질과 자화율 등의 자기적 성질 또는 분말 X선 회절 패턴과 분광 스펙트럼 등을 온도의 함수로 측정한다면, 이러한 분석도 모두 열분석이라고 할 수 있을 것이다. 이러한 많은 열분석 중에서도 온도 변화에 따른 시료의 흡열 · 발열을 측정하는 시차열분석법(DTA) 및 시차주사열량법(DSC), 온도 변화에 따른 시료의 질량 변화를 측정하는 열중량분석법(TG 또는 TGA), 온도 변화에 따른 시료의 길이 변화 등의 기계적 성질을 분석하는 열기계분석법(TMA)은 전형적인 열분석법으로 이용되고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TGA의 기능은? TGA는 시료의 온도를 변화 시켰을 때의 질량 변화를 온도 또는 시간의 함수로 측정하는 열 분석 기법이다. 열화학 반응의 검출이 가능하며, 온도 변화에 따른 시료의 탈수 및 탈가스, 시료 분해, 시료와 분위기 가스와의 반응(산화 등)에 대한 정량 분석이 가능하다. 또한 시료에의 흡착, 증발과 승화 등의 시료의 상전이에 대한 정보도 확인할 수있다. Fig.
일반적인 열팽창 측정 장치와 달리 TMA와 같은 열팽창 분석 장치의 장점은? 12,13) 이 장치는 고온 전기로 등의 온도 설정 제어부의 시험편의 치수 변화를 실온에 둔 게이지 또는 트랜스 등의 변위 검출기로 검출하는 방식이며, zero에 가까운 하중에서부터 수 newton의 하중을 가하여 시료의 팽창과 수축을 측정한다. 일반적인 열팽창 측정 장치는 시료 위에 놓는 석영이나 열팽창이 작은 물질로 된 막대(probe)는 시료가 변형하지 않은 정도의 일정한 응력만을 부하하는 기능으로 한정되어 있지만 특히 TMA와 같은 열팽창 분석 장치의 경우, 분석 장치에서 임의의 압축 응력과 인장 응력을 모두 지정할 수있기 때문에 섬유질과 테이프 모양의 시료 자체로 세울수 없는 재료에 대해서도 인장 응력 부하 상태에서의 열팽창 특성의 측정이 가능하다. 보통 측정 온도 범위는 1200o C까지도 가능하며 시편 윗면에 석영이나 열팽창계 수가 작은 물질로 된 막대를 올려놓아, 열팽창/수축에 따른 움직임을 LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 센서로 측정하게 된다.
열분석이란? 열분석은 ICTAC(International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry)에 따르면 시료를 미리 설정된 온도 변화 프로그램에 따라 온도를 변화시켜 시료의 물리적 성질을 온도 또는 시간의 함수로 측정하는 것으로 정의되어 있다.1) 즉, 열분석에 대한 넓은 범위에서 본다면 전기 전도성 및 유전체 등의 다양한 전기적 성 질과 자화율 등의 자기적 성질 또는 분말 X선 회절 패턴과 분광 스펙트럼 등을 온도의 함수로 측정한다면, 이러한 분석도 모두 열분석이라고 할 수 있을 것이다.
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참고문헌 (17)

  1. T. Lever, P. Haines, J. Rouquerol, E. Charsley, P. Eckeren and D. Burlett, "ICTAC nomenclature of thermal analysis," Pure Appl. Chem., 84 [4] 545-553 (2014). 

  2. M. E. Brown, Introduction to Thermal Analysis; Vol. 1, pp. 6-10, Kluwer Academic Publishers, New York, 2001. 

  3. A. Clout, A. Buanz, T. Prior, C. Reinhard, Y. Wu, D. Hare, G. Williams and S. Gaisford, "Simultaneous Differential Scanning Calorimetry-Synchrotron X-ray Powder Diffraction: A Powerful Technique for Physical Form Characterization in Pharmaceutical Materials," Anal. Chem., 88 10111-10117 (2016). 

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  4. G. Safaraliev, S. Emirov, Sh. Shabanov, G Kardashova, R. Akhmedov, F. Al-Heyun and S. Shabanov, "A reversible high-pressure second-order phase transition in silicon carbide ceramics SiC-BeO," Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys., 80 [5] 500-503 (2016). 

  5. B. K. Ryu, Introduction to Glass Engineering, pp. 225-228, Pusan National University Publisher, Pusan, 2017. 

  6. Y. Jeon, J. Cha, D. Kim, B. Lee and B. Ryu, "Crystallization Kinetics by Thermal Analysis (DTA) on Starting Glass Compositions for PDP(Plasma Display Panel) Rib," J. Korean Ceram. Soc., 39 [8] 721-727 (2002). 

  7. S. Lee, B. Ryu and H. Park, "Crystallization Behavior of $CaO.Al_2O_3.2SiO_2$ Glass with Kinetic Parameters." J. Korean Ceram. Soc., 31 [12] 1545-1551 (1994). 

  8. R. Brown, Introduction to Instrumental Analysis, pp. 933, McGraw-Hill, New York, 1987. 

  9. Y. Zeng and Y. Lin, "A transient TGA study on oxygen permeation properties of perovskite-type ceramic membrane," Solid State Ionics, 110 [3-4] 209-221 (1998). 

  10. Japan Society of Thermophysical Properties, Thermophysical Properties Handbook, Yokendo, Tokyo, 2008. 

  11. AIST/Network Database System for Thermophysical Property Data, http://riodb.ibase.aist.go.jp/TPDB/DBGVsupport/ 

  12. J. Park, I. Bang and S. Lee, "Phase Transition and Thermal Expansion Behavior of Zirconia Setter Fabricated from Fused CaO Stabilized Zirconia," J. Korean Ceram. Soc., 56 [2] 184-190 (2019). 

  13. J. Bae, J. Cha, D. Kim, Y. Kim and B. Ryu, "Structure and Antibacterial Property of ZnO- $B_2O_3-P_2O_5$ Glasses," J. Korean Ceram. Soc., 55 [2] 135-139 (2018). 

  14. N. Yamada, "Measurement Methods of Thermal Expansion Property of Solid Materials and Thin Films," Ceramics, 46 [11] 911-915 (2011). 

  15. H. Watanabe, Y. Nishimoto, H. Kato, R. Ozao, H. Kawaji, T. Kimura, N. Koga, Y. Sawada, Y. Shimizu, A. Yamazaki, H. Yoshida and N. Yamada, "Round-Robin Test for Measurement of Thermal Expansion of Solid Materials by Thermomechanical Analyzer," Netsu Sokute, 35 [4] 164-175 (2008). 

  16. M. Agne, P. Voorhees and G. Snyder, "Phase Transformation Contributions to Heat Capacity and Impact on Thermal Diffusivity, Thermal Conductivity, and Thermoelectric Performance," Adv. Mater., 31 [35] 1902980 (2019) 

  17. V. John, Introduction to Engineering Materials; Phase Transformations and Diffusion, pp.153-166, Palgrave Macmillan, London, 1992. 

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