초록 ▼

先기획연구의 목표인 초임계에너지 세라믹 초미립자 개발을 위한 소재설계 방법론 및 소재합성 Seed 기술 확립 완료
○ DFT + Beyond DFT + MD 기반 구조-에너지-물성 계산 알고리즘 개발 완료 : 산화물 격자 내 양이온 주입 거동 계산 알고리즘 (특허 출원) 및 양이온 주입에 의한 격자 구조-전자상태밀도 변화 계산
○ 계산 알고리즘 확립을 위한 이미징 기반 pico-scale 소재 분석 및 전기적 물성 기작 규명을 위한 전하분포 분석 기술 개발 완료 : ±3pm 정밀도의 원자위치 측정, 원자단위 극미량 원소맵

先기획연구의 목표인 초임계에너지 세라믹 초미립자 개발을 위한 소재설계 방법론 및 소재합성 Seed 기술 확립 완료
○ DFT + Beyond DFT + MD 기반 구조-에너지-물성 계산 알고리즘 개발 완료 : 산화물 격자 내 양이온 주입 거동 계산 알고리즘 (특허 출원) 및 양이온 주입에 의한 격자 구조-전자상태밀도 변화 계산
○ 계산 알고리즘 확립을 위한 이미징 기반 pico-scale 소재 분석 및 전기적 물성 기작 규명을 위한 전하분포 분석 기술 개발 완료 : ±3pm 정밀도의 원자위치 측정, 원자단위 극미량 원소맵핑, 가전자상태-국부화학구조 맵핑 기술 확립
○ 양이온 주입 공정을 이용한 산화물 초미립자 및 고분산 잉크 개발 : NiO, SnO₂, Co₃O₄, Mn₃O₄-MnO₂, TiO₂, CoO₂, RuO₂ (특허 6건 출원)
○ 양이온 주입 공정 갈바닉 cell 설계 및 multi-cell 구조 설비 개발 (특허 출원)
○ 복합조성 및 복합구조 산화물 개발 : SrTiO₃계 (비유전율 10500, 유전손실 8%)
○ 기술-시장 환경분석에 따른 본과제 개발 대상 세라믹스 14종 도출

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Major results of the preliminary research
○ Materials design
ㆍConstruction of DFT-Beyond DFT-MD based structure-energy-properties calculation algorithm for cation-implanted ceramic materials candidates (20% evaluation weight)
→ Algorithm for the cation implantation simulation (patent is

Ⅳ. Major results of the preliminary research
○ Materials design
ㆍConstruction of DFT-Beyond DFT-MD based structure-energy-properties calculation algorithm for cation-implanted ceramic materials candidates (20% evaluation weight)
→ Algorithm for the cation implantation simulation (patent issued)
→ Search for cation implantation process conditions applicable to different compositions and structures
○ Mechanism study
ㆍOxides nanoparticle elements imaging and analysis of pico-scale atomic position (10% evaluation weight)
→ STEM imaging-based atomic position analysis (±3pm)
→ 3D atomic structure restoration technology for oxides nanoparticle
ㆍElectron microscope spectroscopy-based unit cell-scale chemistry and electronic structure examination (10% evaluation weight)
→ Mapping of atomic scale infinitesimal element (STEM-EDX) and local chemical structure (STEM-EELS)
○Materials synthesis
ㆍSynthesis of binary oxides nanoparticle (~5nm) and issuance of patents on cation-implanted nanoparticles (30% evaluation weight)
→ Synthesis of 4 different nanoparticles (6 patents issued) :　(1) Porous fine particles (SnO₂), (2) nanoparticles with surface defects (NiO, SnO₂),
(3) cation-implanted nanoparticles (Li-SnO₂), (4) nanoparticles mixture between two different compositions (Mn₃O₄+MnO₂), (5) amorphous nanoparticles (Co₃O₄)
→ Nanoparticle ink dispersed via surface defects (SnO₂, patent issued)
→ Layered nanoparticles from cation-exchange (TiO₂, CoO₂, RuO₂)
ㆍSynthesis of ternary oxide fine particles
→ Fabrication of BaTiO₃ from layered TiO₂ nanoparticles (patent issued)
→ Fe-doped SnO₂ nanoparticles (patent issued) : mechanism study of nanoscale size-dependent Fe-position
○ Process development
ㆍCell design and a multi-cell structured apparatus fabrication with a continuous/accurate process parameter control (10% evaluation weight)
→ Development of a single-cell and multi-cell structured apparatus for up-scale production (patent issued)
○ Application
ㆍSynthesis of composite dielectric oxide fine particles and sintered dielectric sheets with high dielectric properties (10% evaluation weight)
→ NiO (5nm) decorated BaTiO₃ fine particles (100nm) (patent issued)
→ La-doped SrTiO₃(core)/Mn-doped SrTiO₃(shell) sintered dielectric sheet : dielectric constant 10500, dielectric loss 8% achieved
ㆍEnhanced electrochemical reactivity and gas sensor sensitivity due to increased activation surfaces of semiconducting oxides
→ Improved reactivity in Mn₃O₄ + MnO₂ mixed nanoparticles
→ Higher formaldehyde sensing sensitivity in SnO₂ + CoO_x nanoparticles
○ Environmental analysis
ㆍDefinition of ceramic materials candidates for the main research based on technology-market environmental analysis (10% evaluation weight)
→ Candidates derived from electronic ceramics raw material technologies and market analysis (TiO₂, ZnO, Cr₂O₃, BaTiO₃, Y₂O₃, CeO₂, Dy₂O₃, La₂O₃, WO₃, SnO₂, In₂O₃, NiO, Co₃O₄, Mn₃O₄/MnO₂)

(출처 : SUMMARY 11p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 15
• 제 1 장 先기획연구 개요 ... 16
• 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 16
• 2. 대상 소재기술의 정의 및 개념 ... 16
• 제 2 장 기술개발 현황 및 조사·분석 ... 19
• 1. 국내·외 기술개발 현황 ... 19
• 2. 선행 연구 조사·분석 및 시사점 ... 21
• 제 3 장 기술개발 목표 및 내용 ... 23
• 1. 원천특허 포트폴리오 ... 23
• 2. 연구개발내용 및 범위 ... 27
• 3. 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 29
• 4. 국가 소재 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 30
• 5. 先연구내용 및 결과 ... 31
• 제 4 장 先기획연구 활동 추진 내용 ... 85
• 1. 先기획연구 추진 체계 ... 85
• 2. 先기획연구 방법론 ... 87
• 3. 先기획연구 활동 내용 ... 88
• 제 5 장 기대성과 및 활용 계획 ... 89
• 1. 기대성과 ... 89
• 2. 상용화 예상 분야 ... 92
• 3. 경제성 분석 ... 92
• 제 6 장 참고문헌 ... 95
• 끝페이지 ... 96