초록 ▼

先기획연구의 목표인 On-demand형 전자화물 소재 Design Rule 확립 완료
○ Data Mining 수행을 위한 전자화물 고유 물질 상수 기반 Prefactor 설정 검증 완료
○ CALYPSO+DFT 기반 계산 방법에 따른 효율적 물질 설계 방법 확립
- CALYPSO에 의한 104개 전자화물 물질 확보 및 11개 소재 합성 성공
○ 新계산 방법 적용으로 더욱 효율적 물질 설계 알고리즘 개발(Inverse Design)
○ 합성 실험을 위한 이론적 열역학적 반응 루트 검증 방법론 확보 성공

先기획연구의 목표인 On-demand형 전자화물 소재 Design Rule 확립 완료
○ Data Mining 수행을 위한 전자화물 고유 물질 상수 기반 Prefactor 설정 검증 완료
○ CALYPSO+DFT 기반 계산 방법에 따른 효율적 물질 설계 방법 확립
- CALYPSO에 의한 104개 전자화물 물질 확보 및 11개 소재 합성 성공
○ 新계산 방법 적용으로 더욱 효율적 물질 설계 알고리즘 개발(Inverse Design)
○ 합성 실험을 위한 이론적 열역학적 반응 루트 검증 방법론 확보 성공
○ 합성 분석을 통한 계산 정밀도 검증. Y₂C계 자성소재 및 Hf₂S계 전자소재
- 원천 소재 특허 2건 출원 (11월 예정): Y₂C-Gdsub>2C계 자성소재, Hf₂S계 전자소재
○ 공기중 안정한 전자화물 종 개발 성공 나노분말제조에 따른 산화안정성 확보
○ 폴리머 코팅 공정 개발로 열적 화학적 안정화 기술 확보 (길목특허 1건 11월 예정)

Abstract ▼

IV. Major results of the preliminary research
o Material design
• High Performance Computing-based DFT/Beyond DFT calculation of pre-reported electride materials and database mining & screening Evaluation weight 20%): Database condtruction for electride materials (interstitial electron densit

IV. Major results of the preliminary research
o Material design
• High Performance Computing-based DFT/Beyond DFT calculation of pre-reported electride materials and database mining & screening Evaluation weight 20%): Database condtruction for electride materials (interstitial electron density ratio, work function mapping) → Material screening performed over 300 possible composites, Crystal structure calculation over 500,000 repetition
• CALYPSO+Beyond DFT -based material design and application(weight 25%): New functional material proposal based on CALYPSO theory → Successful determination of 106 kinds of electride material groups
o Material synthesis
• Pending patent of two representative electride materials among 10 synthesized electrides during preliminary research (Evaluation weight 25%): Substitutional synthesis of over 10 candidate materials by combinatorial melting/sintering and patent application → Gd₂C magneto caloric materials (Reduction of rare-earth material ratio and improvement of magneto caloric effect by 70% compared to commercialized Gd materials, Curie temperature tuning capability by Y substitution of Gd, including wide range of patent claim on compositional variation). Hf₂S -based strong electron donor type materials (work function 2.7 eV, electron density ~2x10²² cm^-3, better performance and chemical stability due to oxidized surface layer compared to commercialized Mo materials. Patent claim includes material claim covering wide range of Hf₂+_xS system and surface oxidation complexes).
• Database construction and determination of property defining parameter in material design/synthesis/evaluation (Evaluation weight 10%): Categorization of electonic/catalytic/magnetic electride materials based on property defining parameters (work function, conductivity， magnetization, and electron transfer ratio) → Successful categorization of carbide, nitride, sulfide, oxide, and halide system
o Material characterization/evaluation
• Precise crystal structure analysis of pre-reported electride or materials synthesized in preliminary research (Evaluation weight : 10%): Electron microscopy observation of electron distribution of at least one elctride material
o Material applications
• Successful encapsulation for chemical stability and catalytic reactivity of pre-reported electride or materials synthesized in preliminary research (Evaluation weight : 10%): Establishment of oxidation preventing layer and reactivity improvement layer for at least two electride materials having low work functions → Development of polyaniline-based surface stability improving coating process oriented for mass production based on two dimensional Ca2N electride developed in the preliminary research

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 16
• 제1장 先기획연구 개요 ... 17
• 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 17
• 2. 대상 소재기술의 정의 및 개념 ... 18
• 제2장 기술개발 현황 및 조사·분석 ... 19
• 1. 국내·외 기술개발 현황 ... 19
• 2. 선행 연구 조사·분석 및 시사 ... 21
• 제3장 기술개발 목표 및 내용 ... 22
• 1. 원천특허 포트폴리오 ... 22
• 2. 연구개발내용 및 범위 ... 30
• 3. 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 32
• 4. 국가 소재 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 33
• 5. 先연구내용 및 결과 ... 34
• 제4장 先기획연구 활동 추진 내용 ... 80
• 1. 先기획연구 추진 체계 ... 80
• 2. 先기획연구 방법론 ... 82
• 3. 先기획연구 활동 내용 ... 83
• 제5장 기대성과 및 활용 계획 ... 84
• 1. 기대성과 ... 84
• 2. 상용화 예상 분야 ... 86
• 3. 경제성 분석 ... 86
• 제6장 참고문헌 ... 88
• 끝페이지 ... 89