초록 ▼

□ 연구개요
나노 구조를 갖는 재료는 오늘날 특수 기능성 재료 개발에 있어 최첨단 위치를 점유하고 있다. 나노 구조체 재료 중에서 나노 결정화유리는 100nm 이하 크기의 결정들이 유리 내에 균일하게 분포된 재료로 다양한 기술 분야에 응용되어 왔으며 새로운 분야에 적용될 수 있는 무한한 잠재성을 가진 소재이다. 나노 결정화유리의 응용 예로는 범용적인 내열 조리기구, 방사형 난방기 덮개, 고강도 건재용 유리에서부터 특수용인 우주망원경 거울, 레이더 보호 돔 그리고 생체 재료 등에 이용된다. 잠재성을 안고 있는 소재임에도 불구하고

□ 연구개요
나노 구조를 갖는 재료는 오늘날 특수 기능성 재료 개발에 있어 최첨단 위치를 점유하고 있다. 나노 구조체 재료 중에서 나노 결정화유리는 100nm 이하 크기의 결정들이 유리 내에 균일하게 분포된 재료로 다양한 기술 분야에 응용되어 왔으며 새로운 분야에 적용될 수 있는 무한한 잠재성을 가진 소재이다. 나노 결정화유리의 응용 예로는 범용적인 내열 조리기구, 방사형 난방기 덮개, 고강도 건재용 유리에서부터 특수용인 우주망원경 거울, 레이더 보호 돔 그리고 생체 재료 등에 이용된다. 잠재성을 안고 있는 소재임에도 불구하고 특성 자체 및 응용성에 초점이 맞춰진 연구들이 수행되어 왔으며 따라서 재료 및 유리 공학적 측면에서부터 접근하는 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 최종 목표는 투명/발광 및 고강도/방열 특성의 고기능성 나노 결정화유리에 대한 2종 조성의 개발이다. 목표 달성을 위해 조성의 결정화 거동에 대한 데이터 확보와 sintering temperature < 1000℃ 및 crystal size < 100nm인 시편 제조 공정을 개발이 이뤄졌으며 그와 동시에 열적특성, 광투광성, 발광특성, 기계적강도, 미세구조 관찰, 계면 분석을 진행하여 최종적으로는 고기능성 나노 결정화유리 2종에 대한 특성을 종합 평가하여 공정을 최적화하고 실용화 기반 데이터를 확보하였다.
목표 대비 연구결과로는 3년이라는 단기간 내에 목표 기능성을 갖는 조성에 대하여 결정화 거동을 데이터화 하였으며 각 조성에 최적 열처리 공정을 통해 나노 크기의 목표 결정상 석출을 유도하였고 가시광선에 대하여 고투광성을 갖는 유리를 제조하였다. 또한 높은 광투과율을 나타내는 조성에 도펀트를 첨가하여 발광 특성을 확인하였다. 또한 방열 특성이 우수한 목표 결정상 석출을 위해 첨가물의 양, 열처리 온도에 따라 방열 특성을 증진시켰고 최고 4.2W/mK의 열전도도를 달성하였으며 그때의 휨강도는 약 30MPa로 준수한 수치였다. 최종적으로 수식제를 첨가하여 1000℃ 이하에서도 열전도도가 3W/mK 이상으로 목표를 달성하였다. 따라서 목표에 적합한 연구가 이뤄졌다고 판단된다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 미래 지향적으로 요구되는 기능인 투광/발광, 방열/고강도 특성의 나노 결정화유리를 제조하였고, 공정변수 및 미세구조의 연관성 분석을 통해 재료 및 유리 공학적인 측면에서 나노 결정 석출을 위한 공정을 개발하였다. 연구의 결과는 나노 결정화유리 분야의 과학적, 기술적 데이터 확보와 제조 기술의 기반을 구축하며 고기능의 첨단 소재 개발에 기여될 것이다.
기존의 소재를 고기능성 소재로 대체함으로써 제품 수명 증가, 효율성 증가, 에너지 절약 등의 이점이 존재하고, 특히 투광, 발광, 고강도, 고방열 등 다양한 기능을 가진 저온 동시 소성 세라믹 재료(LTCC)는 향후 광학, 광전자, 광증폭기, 태양 발전, 레이저, 정보저장, 자성유체, 생체의학, 반도체, MEMS, 패키징 등 여러 분야에 활용될 수 있다. 또한 전 세계적으로 나노 핵형성 결정화 기술 선점을 위해 치열한 연구가 진행되는 가운데 본 연구의 결과를 응용한다면 국제적 기술 선점의 효과가 상당할 것이라고 예상된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 결정화 유리 조성 시스템 ... 4
• 나. (TiO2)-CaO-MgO-SiO2(TiCMS)계 연구 ... 4
• 다. ZrO2-CaO-MgO-SiO2(ZrCMS)계 연구 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 14