초록 ▼

본 연구에서는 탄소나노튜브를 균질하게 분산시킨 열전기지재료의 나노복합재료를 합성하는 공정기술을 개발하고 개발된 공정을 통해 우수한 물성의 나노복합재료를 제조하는 것임. 3차년도 연구를 통해 다음과 같은 연구결과를 최종적으로 확인하였음.
- 화학공정을 이용하여 계면산소를 도입하는 공정을 활용하여 탄소나노튜브가 균질하게 분산된 다원계의 Se도핑된 Bi₂Te₃ 기지의 n형 열전복합분말을 제조하는데 성공하였음
- 합성한 탄소나노튜브/Bi₂(Se,Te)₃

본 연구에서는 탄소나노튜브를 균질하게 분산시킨 열전기지재료의 나노복합재료를 합성하는 공정기술을 개발하고 개발된 공정을 통해 우수한 물성의 나노복합재료를 제조하는 것임. 3차년도 연구를 통해 다음과 같은 연구결과를 최종적으로 확인하였음.
- 화학공정을 이용하여 계면산소를 도입하는 공정을 활용하여 탄소나노튜브가 균질하게 분산된 다원계의 Se도핑된 Bi₂Te₃ 기지의 n형 열전복합분말을 제조하는데 성공하였음
- 합성한 탄소나노튜브/Bi₂(Se,Te)₃ 나노복합분말의 특성은 작은 입자들이 응집된 형태의 구형이며, 크기는 500nm이하이며 탄소나노튜브가 Bi₂(Se,Te)₃ 기지 나노입자에 분산된 형태의 특이한 구조를 보이고 있으며 2원계의 복합분말 형태와 유사한 구조를 보임.
- 합성된 탄소나노튜브/Bi₂(Se,Te)₃나노복합분말을 소결하여 고밀도의 나노복합재료를 제조한 후 특성을 평가한 결과 탄소나노튜브 첨가와 Se도핑효과에 의하여 의해 Bi₂Te₃ 열전소재의 열전특성이 크게 향상됨을 확인하였음.
- 탄소나노튜브가 열전기지재료의 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있었던 핵심요인은 기지재료내에 포함된 탄소나노튜브가 넓은 면적의 새로운 계면을 형성하여 포논의 산란을 촉진시킴과 동시에 전하의 이동은 제어되었기 때문으로 판단됨. 또한 Bi₂Te₃ 열전소재에 Se을 도핑하여 기지 재료를 합금화함으로서 기지재료 물성을 높였고 이를 통해 ZT값의 추가 향상을 확보할 수 있는 것으로 확인되었음.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1.1. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 6
• 1.2. 연구개발의 범위 ... 6
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 2.1 국내 기술동향 ... 8
• 2.2 국외 기술동향 ... 8
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 9
• 3.1. 탄소나노튜브/다원계 Bi2Te3 열전나노복합분말 합성공정 설계 연구 ... 9
• 3.2. 탄소나노튜브/Bi2Se0.3Te2.7 열전나노복합분말 소결공정 및 미세조직 연구 ... 13
• 3.3.탄소나노튜브/Bi2Te3 열전나노복합재료 열전특성평가 연구 ... 16
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 19
• 4.1 기술적 성과 ... 19
• 4.2 사회 • 경제적 성과 ... 20
• 4.3 국가발전의 기여도 ... 20
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 21
• 5.1 추가연구의 필요성 ... 21
• 5.2 타연구에의 응용 ... 21
• 5.3 기업화 추진방안 ... 21
• 제 6 장 참고문헌 ... 22
• 끝페이지 ... 23