초록 ▼

본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 목표로 수행중임. 1차년도에는 strain engineering으로 구현되는 준안정 미세구조를 이용한 소재물성제어 원천기술을 개발하기 위한 소재와 공정 모델을 발굴하는 연구를 주로 수행하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

- 준안정 미세구조의 정의와 분류를 시도하였으며 격자결함 기반 소재와 이방성의 격자를 가진 소재로 모델실험 계획을 구성함.
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본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 목표로 수행중임. 1차년도에는 strain engineering으로 구현되는 준안정 미세구조를 이용한 소재물성제어 원천기술을 개발하기 위한 소재와 공정 모델을 발굴하는 연구를 주로 수행하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

- 준안정 미세구조의 정의와 분류를 시도하였으며 격자결함 기반 소재와 이방성의 격자를 가진 소재로 모델실험 계획을 구성함.
- 격자결함 기반 소재의 경우 점결함 (point defects)의 형성을 인공적으로 제어하여 전하와 포논의 이동특성을 근본적으로 재단하기 위한 방법으로 고안되었으며, 이를 이용하여 점결함이 나노크기로 모여있는 집합체 개념을 제안하였음. 이를 위해 제1원리 계산을 동반한 STEM분석을 수행하였음.
- 이방성 격자를 가진 소재의 경우에는 자연상태에서는 등방성을 가지는 Fe계 소재의 이방성 입자화를 통해 장단비 (aspect ratio) 5이상의 로드 모양의 Fe계 분말을 제조하고 이를 질화처리하는 방법으로 준안정상을 가지는 이방성 자성소재 제조기술을 설계하였음.

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

This research is focused on development of fundamental technology for tailoring materials properties based on metastable microstructure. During 1^st year of this research project, we have studied on 3 fundamental technologies, as follows.

First, the concept of metastable microstruct

This research is focused on development of fundamental technology for tailoring materials properties based on metastable microstructure. During 1^st year of this research project, we have studied on 3 fundamental technologies, as follows.

First, the concept of metastable microstructure utilizing a strain-engineering method in atomic-scale has been newly designed and devised as two different systems which are defect-induced lattice and strain-induced anisotropic lattice, respectively. The defect-induced lattice is related to artificial structure for controlling transporting behaviors of carriers and phonons in the materials. And the anisotropic lattice is to provide high aspect ratio over 5 in Fe-based materials.

Second, experimental procedures for realizing metastable microstructures was developed and empirically investigated by using a high-energy ball milling process and wet-chemical route, respectively.

Third, there have been basic studies on 1^st principle-basded atomic calculation for achieving stably formed point defects but also synthesis of anisotropic Fe16N2 metastable particles via the oxidation- reduction-nitridation process. From the results of these, thermoelectric and magnetic materials with metastable-microstructures were achieved.

The above mentioned research results show that fundamental technologies for obtaining strain-induced microstructures, which is metastable, have been systematically investigated on an advanced thermoelectric and magnetic materials, respectively. From these researches, 1 domestic patent and 3 SCI papers have been achieved and 3 papers are submitted in this year. In the next year, it is expected that these fundamental researches will be more deeply studied in the field of synthesis of strain-engineered materials as well as assembled structures in atomic-scale.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1.1 연구개발의 목적 ... 9
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 10
• 1.2.1. 기술적인 측면 ... 10
• 1.2.2. 경제․산업적 측면 ... 11
• 1.2.3. 사회․문화적 측면 ... 12
• 1.3 연구개발의 범위 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 2.1 국내외 기술 및 연구동향 ... 15
• 2.1.1 국내외 연구개발 결과 ... 15
• 2.1.2 국내외 연구개발 결과 분석 ... 17
• 2.2 국내외 특허동향 ... 18
• 2.3 국내외 산업동향 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 3.1 격자결함 기반 준안정소재 설계 ... 21
• 3.1.1 격자결함 구성 방법 설계 ... 21
• 3.1.2 격자 결함내에 존재하는 점결함 선정을 위한 제1원리 계산 ... 22
• 3.1.3 재료내부에 Strain을 부여할 수 있는 이론정립 및 모델실험 방법 개발 ... 24
• 3.2 이방성 입자 기반의 준안정상 소재기술 ... 31
• 3.2.1 준안정 형상 설계 및 구성상 연구 ... 31
• 3.2.2 준안정 미세구조 입자 합성 ... 32
• 3.3 준안정 계면구조 금속분말 소재 설계 ... 34
• 3.3.1 Al소재의 반응성 향상을 위한 산화막 대체소재 선정/공정설계 ... 34
• 3.3.2 고에너지 발생용 Al분말 합성 및 SHS반응물 원자스케일 해석 ... 34
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 37
• 4.1 기술적 성과 ... 37
• 4.2 사회·경제적 성과 ... 38
• 4.3 국가발전의 기여도 ... 38
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 39
• 5.1 추가연구의 필요성 ... 39
• 5.2 타 연구에의 응용 ... 39
• 5.3 기업화 추진방안 ... 40
• 제 6 장 참고문헌 ... 41
• 끝페이지 ... 42