보고서 정보
주관연구기관 |
서울시립대학교 산학협력단 |
연구책임자 |
김영욱
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2011-08 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
교육과학기술부 |
사업 관리 기관 |
한국연구재단 |
등록번호 |
TRKO201200003395 |
과제고유번호 |
1345127065 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
탄화규소.다공질 세라믹스.기공구조제어.제조공정.기공표면구조분석.기공표면전자구조분석.Silicon Carbide.Porous Ceramics.Pore Structure Control.Ceramic Processing.Pore Surface Structure Analysis.Pore Surface Electronic Structure Analysis.
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초록
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연구의 목적 및 내용
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재의 공정기술 확보
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재의 기공구조 제어기술 확보
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재에서 공정-기공구조-물성 관계 규명
◆ 기능성 충진재의 복합화에 의한 융합기능 SiC계 다공질 소재 및 제조공정 개발
연구결과
상기 목표를 달성하기 위하여 (1) SiC계 나노/거대 기공소재의 제조공정 개발, (2) SiC계 나노/거대 기공소재의 기공구조 제어기술 개발, (3) SiC계 나노/거대 기공소재에서 공정-기공구조-물성 관계의 이해
연구의 목적 및 내용
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재의 공정기술 확보
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재의 기공구조 제어기술 확보
◆ 나노/거대 기공 SiC계 소재에서 공정-기공구조-물성 관계 규명
◆ 기능성 충진재의 복합화에 의한 융합기능 SiC계 다공질 소재 및 제조공정 개발
연구결과
상기 목표를 달성하기 위하여 (1) SiC계 나노/거대 기공소재의 제조공정 개발, (2) SiC계 나노/거대 기공소재의 기공구조 제어기술 개발, (3) SiC계 나노/거대 기공소재에서 공정-기공구조-물성 관계의 이해, 및 (4) 복합기능 SiC계 나노/거대 기공소재 제조를 위한 기능성 충진재(filler) 첨가공정 개발 등에 초점을 두고 연구를 진행하였다.
◇ 나노/거대 기공 SiC계 소재 제조 공정 개발
◇ 화학적 에칭, 템플레이트(template) 기법 등을 사용하여 SiC계 복합 기공소재에서의 나노/거대 기공의 크기, 형상, 격자 구조 등의 제어 방법 개발
◇ 나노/거대 기공 SiC계 소재에 기능성 충진재를 효과적으로 첨가하는 공정 개발
◇ 나노/거대 기공 구조-물성(강도, 통기성, 전기전도도, 열전도도, 발광, 자성 특성) 관계 고찰
◇ 나노/거대 기공 SiC계 소재의 기공구조 및 전자구조 분석
◇ 나노/거대 기공 SiC계 소재에 기능성/반응성 충진재 첨가시 계면구조 및 화학조성 고찰
연구결과의 활용계획
본 연구를 통하여 나노/거대 기공 SiC계 소재의 공정기술 및 새로운 다기능 SiC계 세라믹스 개발에 큰 진보가 있었고, 나노/거대 기공 SiC계 소재에서 공정-미세조직-물성 관계의 이해 및 다기능성 SiC계 세라믹스에서 기공구조의 제어 분야에서 큰 진보가 있었다.
이러한 진보에 기초하여 (1) 고통기도를 갖는 나노/거대 기공 SiC 세라믹스 (> 22 L/min/cm2), (2) 우수한 강도를 갖는 고기공율 나노/거대 기공 SiC 세라믹스 (30 MPa at 70% porosity), (3) 전기전도성 SiC 세라믹스 (3x104 (Ωm)-1), (4) 다공질 강자성 SiC계 세라믹스 소재, 및 (5) anodic etching에 의한 나노/거대기공 Si 및 SiC 소재 제조공정 등이 개발되었다. 나노/거대 기공 SiC계 소재의 제조기술 및 본 연구에서 개발된 전기전도성 SiC 소재, 자성을 갖는 다공질 SiC 소재는 산업용 및 구조용 탄화규소 부품 개발, 예를 들면, 반도체 공정장비용 부품, 다기능성 복합재료 제조용 프리폼(preform), 용융금속용 필터 및 고온가스 필터 등에 적용될 수 있다. 본 연구를 통하여 개발된 기공구조제어 기술은 나노/거대 기공 SiC계 소재 및 다기능성 Si 기반 복합소재의 제조에 적용 가능성이 제시되었지만, 본 연구에서 개발된 기술과 소재를 실제 부품제조에 응용하기 위해서는 응용 분야에 따라 공정의 최적화를 목표로 하는 후속 연구가 이루어져야 한다.
Abstract
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Purpose & contents
The purpose of this research is (1) to develop the processing techniques for fabricating nano/macro-porous SiC-based ceramics, (2) to develop the pore structure controlling techniques of nano/macro-porous SiC-based ceramics, (3) to investigate the processing-pore structure-prop
Purpose & contents
The purpose of this research is (1) to develop the processing techniques for fabricating nano/macro-porous SiC-based ceramics, (2) to develop the pore structure controlling techniques of nano/macro-porous SiC-based ceramics, (3) to investigate the processing-pore structure-properties relations in nano/macro-porous SiC-based ceramics, and (4) to develop the processing technique for nano/macro-porous SiC-based ceramics with new concept by fusion of functional filler and complexation.
Result
As a way of achieving these goals, main research focus was plaed on the folloing issues: (i) processing nano/macro porous SiC-based eramics, (ii) ontrolling nano/maaro pore-structures, (iii)improving the understanding of the proessing-nano/macro pore structure-properties relations, and (iv) application of functional fillers to new-concept multi-functional porous ceramics based on nano/macro porous SiC ceramics.
The main results include the follows;
1. Processing technology for templating methods to ontrol the position, shape and size of the nano/maro-proes in SiC-based ceramics as investigated.
2. Chemical etching and templating methods to control the position, shape and size of the nano/macro-proes in SiC-based ceramics was investigated.
3. Various physical, wet-chemical, and precursor methods was investigated to achieve efficient incorporation of particular types of functional fillers to the SiC pOROUS ceramics.
4. The correlation between nano/macro-porous structure and various propeties(strength, permeabiltiy, electrical conductivity, thermal cnoductivity, light-emitting, magneti features) as examined in detail.
5. The proe surface structure and electronic structure analysis of nano/macro porous SiC-based eramics was investigated for the better understanding of those structures.
6. The chemistry and nano/micro-structural features at the interface between the fillers and SiC was investigated.
Expected Contribution
There has been a great deal of progress in the development of technologies for the processing of nano/macro-porous SiC-based ceramics and new multifunctional SiC-based ceramics and in the better understanding of processing-microstructure-properties relations and controlling the pore-structure of mutifunctional SiC-based ceramics through this project. Based on the progress, (1) nano/macro-porous SiC ceramics with high permeability (> 22 L/min/cm2), (2) nano/macro-highly porous SiC ceramics with excellent mechanical strength (30 MPa at 70% porosity), (3) electrically conductive SiC ceramics (3x104 (Ωm)-1), (4) porous ferromagnetic SiC ceramics, and (5) processing techniques for fabricating nano/macroporous Si and SiC ceramics by anodic etching have been developed.
The processing technology for nano/macro-porous SiC ceramics and the new functional materials with electrical conductivity and ferromagnetism developed through this project can be applied to the development of industrial and structural SiC parts, e.g., parts for semiconductor processing equipments, preforms for multifunctional composites, various filters for molten metals and for cleaning exhaust gases of power plants. Although the possibility of employing the pore-structure control technology to the fabrication of nano/macro-porous SiC ceramics and Si-based composites has been shown by this research, many modifications for each application are needed to commercialize the technology and the materials developed.
목차 Contents
- 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
- 목 차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 36
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 38
- 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 39
- 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 41
- 8. 참고문헌 ... 42
- 9. 연구성과 ... 44
- 10. 기타사항 ... 55
- [별첨1] 대표연구성과 ... 56
- 자체평가 의견서 ... 61
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