초록 ▼

본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 목표로 수행중임. 2차년도에는 1차년도에 개념정립한 strain engineering기법을 사용하여 준안정 미세구조를 구현하고 이에 따른 기초물성을 확인하는 연구를 주로 수행하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

- 격자결함 기반 열전소재와 이방성의 격자를 가진 자성입자소재를 합성하는 공정기술을 개발

- 격자결함 기반 소재의 경우 점결함 (

본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 목표로 수행중임. 2차년도에는 1차년도에 개념정립한 strain engineering기법을 사용하여 준안정 미세구조를 구현하고 이에 따른 기초물성을 확인하는 연구를 주로 수행하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

- 격자결함 기반 열전소재와 이방성의 격자를 가진 자성입자소재를 합성하는 공정기술을 개발

- 격자결함 기반 소재의 경우 점결함 (point defects)의 형성을 인공적으로 제어하여 전하와 포논의 이동특성을 근본적으로 재단하기 위한 방법으로 고안되었으며, 이를 이용하여 점결함이 나노크기로 모여있는 집합체를 미세조직으로 구현한데 성공하였음. 점결함의 밀도와 이에 따른 물성변화는 제1원리 계산을 동반한 STEM분석을 통해 확인하였음.

- 이방성 격자를 가진 소재의 경우에는 자연상태에서는 등방성을 가지는 Fe계 소재를 산화처리와 환원처리등의 방법으로 이방성 입자 제조에 성공하였음. 이를 통해 장단비 (aspect ratio) 10수준의 로드 모양의 Fe계 분말을 제조하였으며, 이를 질화처리하는 방법으로 준안정상을 가지는 이방성 자성소재 제조기술을 개발하였음.

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

This research is focused on development of fundamental technology for tailoring materials properties based on metastable microstructure. During 2nd year of this research project, we have investigated on 3 fundamental technologies, as follows.

First, the metastable microstructure, called by ‘p

This research is focused on development of fundamental technology for tailoring materials properties based on metastable microstructure. During 2nd year of this research project, we have investigated on 3 fundamental technologies, as follows.

First, the metastable microstructure, called by ‘point-defects-clustered zone (PDZ)’ has been developed by using a strain-engineering method. The PDZ is related to artificial atomic-scale-structure for controlling transporting behaviors of carriers and phonons in the thermoelectric materials. In this study, PDZs have been realized in the p-type bismuth telluride polycrystalline but also scientifically analyzed by HAADF- and LAADF-STEM works. It is firstly confirmed that PDZ acts as phonon scattering sites as well as carrier reserviors that result in enhanced thermoelectric performances.

Second, Fe-N based magnetic particles with strain-induced anisotropic lattice have been successfully synthesized by newly devised experimental procedures. Aspect ratios of synthesized Fe-N(Fe₁₆N₂) nanorod and nanowires are controlled from 9 to 200. It is convinced that both anisotropy and metastable phase enhances synergistically coercivity without severe deterioration of magnetization. In addition, bonded bulk Fe-N magnet also shows improved coercivity and remain the performances as powders.

Third, fine Al powders with metastable interfaces have been also synthesized by using electroless plating of Ni materials. The Ni-coated Al powders shows surface-oxide free microstructures but also exhibits rapid ignition as well as highly improved exothermic enthalpy energy by oxidation process compared those of surface-oxidized Al particles.

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, magnetic materials and energetic powders. From these researches, 3 internation patents and 8 SCI papers have been published in this year. In the next year, it is expected that thefundamental 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 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3요 약 문 ... 4S U M M A R Y ... 5C O N T E N T S ... 6목차 ... 7제 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 ... 13제 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 ... 19제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21 3.1 격자결함 기반 준안정 다결정소재 기술 ... 21 3.1.1 결함기반 준안정 미세구조 확립 ... 21 3.1.2 준안정 미세구조 최적 결함 설계 ... 22 3.1.3 격자결함유발 열전분말 합성 및 소결공정 ... 23 3.1.4 격자결함 기반 열전소재 형성 메카니즘 개요 ... 24 3.1.5 격자결함 기반 열전소재 제조 및 미세조직 연구 ... 25 3.1.6 격자결함 기반 열전소재 물성평가 ... 30 3.2 이방성 입자 기반의 준안정상 소재기술 ... 33 3.2.1 1D 구조의 고순도 Fe16N2 제조공정기술 개발 ... 33 3.2.2 준안정 자성입자의 벌크화 구현 연구 ... 37 3.3 준안정 계면구조 금속분말 소재 설계 ... 39 3.3.1 준안정계면 열에너지 발생입자 열물성 평가 ... 39제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41 4.1 기술적 성과 ... 41 4.2 사회·경제적 성과 ... 41 4.3 국가발전의 기여도 ... 42제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 43 5.1 추가연구의 필요성 ... 43 5.2 타 연구에의 응용 ... 43 5.3 기업화 추진방안 ... 44제 6 장 참고문헌 ... 45끝페이지 ... 46