[논문]다공성 은의 폴리실록센 첨가에 따른 물성 변화

김은석; 김익규; 김광배; 송오성

doi:10.5762/kais.2020.21.8.603

다공성 은의 폴리실록센 첨가에 따른 물성 변화
Properties of Porous Silver with Polysiloxane Addition 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.8, 2020년, pp.603 - 611

김은석 (서울시립대학교 신소재공학과) , 김익규 (서울시립대학교 신소재공학과) , 김광배 (서울시립대학교 신소재공학과) , 송오성 (서울시립대학교 신소재공학과)

초록
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20 ㎛급 은 분말과 53 ㎛급 소금 30 wt%의 혼합체에 폴리실록센을 1~4 wt%까지 첨가시키고 750℃-60min 소결하고, 소금을 선택적으로 녹여내어 액상 향수를 담지할 수 있는 다공체를 제작하였다. 소결전후에 폴리실록센 첨가량에 따라 기공, 경도, 그리고 미세구조의 변화를 확인하였다. 제작한 은 담지체는 소결 전후 모두 열린 기공으로 형성되고, 소결 후에는 지름 및 높이 방향으로 2~7 % 수축하였다. 비커스 경도는 소결 후 모두 증가하였고, 특히 2 wt%의 폴리실록센을 첨가한 경우 소결 전보다 2배 증가하는 것을 확인하였다. 미세구조의 경우 폴리실록센 첨가에 따라 은 담지체 표면상태는 어두워졌고, 기공이 50 ㎛에서 10 ㎛ 이하로 작아지는 것을 확인하였다. 조성분포 확인 결과 폴리실록센 2 wt% 첨가하였을 때 고루 분포되어 있었으며, 3 wt%이상 첨가하였을 때 뭉쳐져서 강도가 저하되는 문제가 있었다. 따라서 열린기공을 가진 다공성 은에 대해 주얼리 용도로 2 wt%의 적정량의 폴리실록센을 첨가하여 성공적인 강화가 가능하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A porous material which can contain liquid perfume was manufactured by adding 1~4 wt% of polysiloxane into a composite containing 20 ㎛ Ag powder and 30 wt% of 53 ㎛ salt, sintering for 60 min at 750℃, and melting salt selectively. The changes in pore, hardness, and microstructure were confirmed according to the polysiloxane content both before and after sintering. The manufactured silver liquid container was formed with open pores both before and after sintering, and the container shrunk by 2~7 % in both perpendicular and parallel directions after sintering. Vickers hardness was increased after sintering and was doubled when 2 wt% of polysiloxane was added. In case of the microstructure, the surface condition of the silver liquid container became darker according to the polysiloxane content, and the pore size was decreased from 50 ㎛ to under 10 ㎛. The composition distribution result revealed an even distribution when 2 wt% of polysiloxane was added but uneven distribution when over 3 wt% of polysiloxane was added due to decreased hardness by cluster. Therefore, the addition of an appropriate amount of 2 wt% polysiloxane reinforced the porous silver with open pores to offer application for jewelry usage.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Illustration of making process of the porous silver jewelry.
그림 Fig. 2. FE-SEM Images of prepared powders of (a) 20 ㎛ Ag, (b) 4 ㎛ polysiloxane, and (c) 53 ㎛ NaCl.
그림 Fig. 3. Optical microscopy images after removing salt, before and after sintering with addition of polysiloxane (a), (f) 0 %, (b), (g) 1 %, (c), (d) 2 %, (d), (j) 3 % and (e), (j) 4 %.
표 Table 1. Composition of composite powders
그림 Fig. 4. Droplet shape indicating closed pores and open pores before and after sintering with addition of polysiloxane.
그림 Fig. 5. The expansion rate according to polysiloxane content after sintering.
그림 Fig. 6. Vickers hardness with polysiloxane addition before and after sintering.
그림 Fig. 7. FE-SEM images of sample after sintering with polysiloxane addition of (a) 0 wt%, (b) 2 wt%, and (c) 4 wt%.
그림 Fig. 8. EDS results of Si element distribution with polysiloxane addition; (a) 0 wt%, (b) 2 wt%, (c) 3 wt%, (d) 4 wt%.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 액상 담지가 가능한 새로운 기능이 추가된 다공성 은 주얼리 제작을 위해, 표면 경도 향상을 위해 폴리실록센 첨가량에 따른 경도 변화를 확인하였다.

제안 방법

다공성을 형성하기 위한 30 wt% NaCl를 첨가한 은 분말에 0∼4 wt% 폴리실록센을 1 wt% 단위로 첨가하고 중탕하여 NaCl을 제거한 후 750℃-60 min에서 소결하여 액상 향수를 담지하는 주얼리용 다공성 은 시료를 제작하였다. 폴리실록센 첨가에 따라 주얼리 용도 및 담지체로 채용이 가능한 미려한 표면을 확인하였다.
)을 이용하여 10 배율 이내로 관찰하였다. 시편의 폴리실록센 혼합정도와 기공의 미세구조는 500 배까지 분석이 가능한 광학현미경(AX-10, Zeiss)과 300 배까지 분석이 가능한 주사전자 현미경(FE-SEM, S-4300, Hitachi)을 이용하여 확인하였다. 또한, 원소별 분포를 확인하기 위해 EDS(EDS, JSM-6010PLUS/LA, Jeol)를 이용하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 폴리실록센 첨가량에 따른 다공성 은 주얼리의 물성을 확인하기 위해, 지지체인 은 분말, 강화제인 폴리실록센 분말, 기공형성을 위한 수용성염인 NaCl 분말을 준비하였다.

성능/효과

따라서 폴리실록센은 2 wt% 정도로 적절하게 혼입되어야 은 기지내에 균일하게 분포하여 이들의 치밀화와 기공 미세화에 기여하여 경도를 향상시킬 수 있었다.
소결처리와 폴리실록센 첨가량에 관계없이 모든 시편은 열린 기공으로 확인되었고, 폴리실록센 첨가에 따라 소결 후 지름, 두께 각각 2∼7 % 수축한 것을 확인하였다. 비커스 경도의 경우 소결 후 모두 증가한 것을 확인하였으며, 특히 2 wt%의 폴리실록센을 첨가한 경우 소결 전보다 약 88 % 증가한 것을 확인하였다. 이는 폴리실록센이 2 wt% 정도에서 균일하게 분산되어 바인더로서 은 기지의 치밀화와 기공 미세화에 기여하였기 때문이었다.
폴리실록센 첨가에 따라 주얼리 용도 및 담지체로 채용이 가능한 미려한 표면을 확인하였다. 소결처리와 폴리실록센 첨가량에 관계없이 모든 시편은 열린 기공으로 확인되었고, 폴리실록센 첨가에 따라 소결 후 지름, 두께 각각 2∼7 % 수축한 것을 확인하였다. 비커스 경도의 경우 소결 후 모두 증가한 것을 확인하였으며, 특히 2 wt%의 폴리실록센을 첨가한 경우 소결 전보다 약 88 % 증가한 것을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폴리스티렌을 이용한 고분자 물질을 기공제로 채용한 연구에서 겪은 힘든점은?	고분자물질을 기공제로 채용한 연구로는 Li 등[12]이 폴리스티렌을 이용하여 규칙적인 기공 배열을 가지는 다공성 금속을 제조할 수 있다고 보고한 바 있다. 그러나 이 방법은 고분자가 소결로 인해 제거되어 기체를 만들기 때문에, 소결체의 크기와 기공도의 조절이 어려운 문제가 있었다.
	은 주얼리는 최근까지 무슨 소재로 사용되고 있는가?	은(Ag) 주얼리는 오래전부터 최근까지 장신구의 소재로 사용되고 있다[1]. 또한, 은 주얼리는 금 주얼리에 비해 매우 낮은 가격으로 다양한 연령대의 소비자들이 쉽게 찾고 구매되고 있고 금(Au) 주얼리 보다 가격 경쟁력이 우수하기 때문에 금 합금 제품보다 다양한 디자인과 기능을 추가한 연구가 활발하다[2, 3].
	은 주얼리가 금 주얼리보다 좋은이유는?	은(Ag) 주얼리는 오래전부터 최근까지 장신구의 소재로 사용되고 있다[1]. 또한, 은 주얼리는 금 주얼리에 비해 매우 낮은 가격으로 다양한 연령대의 소비자들이 쉽게 찾고 구매되고 있고 금(Au) 주얼리 보다 가격 경쟁력이 우수하기 때문에 금 합금 제품보다 다양한 디자인과 기능을 추가한 연구가 활발하다[2, 3]. 특히 디자인적인 요소를 부각시키기 위해 경도와 부식성을 향상시킨 연구와 새로운 기능성을 추가한 주얼리가 보고되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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