[논문]직접 발포법을 이용해 제조된 실리카 흄-SiO2계 다공성 세라믹의 열적 특성

하태완; 강승구; 김강덕

doi:10.6111/jkcgct.2021.31.4.182

직접 발포법을 이용해 제조된 실리카 흄-SiO2계 다공성 세라믹의 열적 특성
Thermal properties of silica fume-SiO2 based porous ceramic fabricated by using foaming method 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.31 no.4, 2021년, pp.182 - 189

하태완 (경기대학교 신소재공학과) , 강승구 (경기대학교 신소재공학과) , 김강덕 (경기대학교 신소재공학과)

초록
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무기질 단열재 개발을 위해 포말법을 이용하여 다공성 세라믹스를 제조하였다. 실리카 흄과 SiO₂를 주 원료로 사용하였으며, 다공성 세라믹의 균일한 기공 형성을 위한 첨가제로 벤토나이트를 사용하였다. 다공성 세라믹은 1200℃에서 소결하였으며, 기공율, 밀도, 압축강도, 미세구조 그리고 열전도도 분석을 수행하였다. 다공성 세라믹은 SiO₂에 대한 실리카흄의 함량이 70~90 % 증가할수록 비중이 0.63에서 0.69로 증가하였으며, 압축강도는 9.41 Mpa에서 12.86 Mpa로 증가하였다. 그러나, 기공율은 비중과 반대로 72.07 %에서 70.82 %로 감소하는 경향을 나타내었다. 열전도도 측정 결과, 실리카 흄의 함량이 70 %인 F7S3 다공성 세라믹의 경우 25~800℃ 온도조건에서 0.75~0.72 W/m·K의 열전도도를 나타내었으며, 실리카 흄의 함량이 90 %인 F9S1 다공성 세라믹의 경우 0.66~0.86 W/m·K를 나타내어 실리카 흄 함량이 적을수록 낮은 열전도도를 나타내었다. 이는 기공율 결과와 일치한 것을 확인하였다. SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용한 미세구조 분석 결과, 다공성 세라믹 내/외부에 전체적으로 수십~수백 ㎛ 범위 기공이 관찰되었으며 기공 분포가 비교적 균일한 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Porous ceramics were manufactured using the foaming method for the development of inorganic insulating materials. Silica fume and SiO2 were used as main raw materials, and bentonite was used as a rapid setting agent for uniform structure formation of porous ceramics. The porous ceramics were sintered at 1200℃, and porosity, density, compressive strength, microstructure and thermal conductivity were analyzed. As the content of silica fume to SiO2 of the porous ceramics increased 70 to 90 %, the specific gravity increased from 0.63 to 0.69, and the compressive strength increased from 9.41 Mpa to 12.86 Mpa. But, the porosity showed a tendency to decrease from 72.07 % to 70.82 %, contrary to the specific gravity. As a result of measuring the thermal conductivity, the porous ceramic with a silica fume content of 70 % showed a thermal conductivity of 0.75 to 0.72 W/m·K at 25 to 800℃, respectively, and, another that a silica fume content of 90 % showed a 0.66~0.86 W/m·K. So the lower the silica f ume content, the lower the thermal conductivity, which was conf irmed to be consistent with porosity result. As a result of microstructure analysis using SEM (Scanning Electron Microscope), pores in the range of tens to hundreds ㎛ were observed inside and outside the porous ceramic, and it was confirmed that the pore distribution was relatively uniform.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1 Batch composition of the specimens
그림 Fig. 1. Particle size distribution of raw materials; (a) SiO₂ and (b) silica fume.
$Fig. 2. XRD diffraction patterns of raw material; (a) silica fume and (b) bentonite.$ 그림 Fig. 2. XRD diffraction patterns of raw material; (a) silica fume and (b) bentonite.
$Table 2 Chemical composition of raw materials and commercial refractory brick$ 표 Table 2 Chemical composition of raw materials and commercial refractory brick
그림 Fig. 3. Optical microscope images of porous ceramics; (a) standard, (b) F7S3, (c) F8S2 and (d) F9S1.
$Fig. 4. XRD diffraction patterns of porous ceramics; (a) standard, (b) F7S3, (c) F8S2 and (d) F9S1.$ 그림 Fig. 4. XRD diffraction patterns of porous ceramics; (a) standard, (b) F7S3, (c) F8S2 and (d) F9S1.
그림 Fig. 5. Physical properties of porous ceramics; (a) specific gravity and (b) porosity.
그림 Fig. 6. Compressive strength of porous ceramics.
그림 Fig. 7. SEM images of porous ceramics; (a) standard, (b) F7S3, (c) F8S2 and (d) F9S1.
그림 Fig. 8. Thermal properties of porous ceramics; (a) thermal conductivity and (b) thermal diffusivity.

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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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