초록 ▼

본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 것을 목표로 수행되었음. 재료내에 열-전기 물성과 자기적 물성을 원하는 대로 제어하기 위해 미소 변형(strain)을 이용하여 원자스케일에서 결함 또는 격자 미세조직제어 기술을 개발하는 것으로 열전에너지변환 핵심소재 및 Fe계 영구자석 핵심소재 등을 개발하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

1) 격자결함 기반 준안정 다결정소재 합성 원천기술 개발

본 연구는 스트레인 엔지니어링 (strain engineering) 기법을 이용하여 재료의 미세조직을 제어하여 원하는 물성을 확보하기 위한 원천기술을 개발하는 것을 목표로 수행되었음. 재료내에 열-전기 물성과 자기적 물성을 원하는 대로 제어하기 위해 미소 변형(strain)을 이용하여 원자스케일에서 결함 또는 격자 미세조직제어 기술을 개발하는 것으로 열전에너지변환 핵심소재 및 Fe계 영구자석 핵심소재 등을 개발하였음. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있음.

1) 격자결함 기반 준안정 다결정소재 합성 원천기술 개발
2) 격자결함 기반 준안정 다결정소재 열-전기 변환 특성 향상기술 개발
3) 이방성 입자 기반 준안정상 기반 소재기술
4) 준안정 계면구조 금속분말소재 기술 : 열에너지 발생 입자 발열물성 향상 기술


(출처 : 보고서 초록 3p)

Abstract ▼

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

First, the metastable microstructure,

This research is focused on development of fundamental technology for tailoring materials properties based on metastable microstructure. During 1^st level 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 ... 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 격자결함기반 준안정 다결정소재기술 ... 21
• 3.1.1 격자 결함 유발 입자 합성 ... 21
• 3.1.2 준안정 미세구조 최적 결함 설계 ... 22
• 3.1.3 격자결함유발 열전분말 합성 및 소결공정 ... 23
• 3.2 격자 결함 기반 준안정 다결정소재 열-전기 변환특성향상기술 개발 ... 26
• 3.2.1 준안정 미세조직 구현 고상소결기술 ... 26
• 3.2.2 격자결함 기반 열전소재 물성평가 ... 32
• 3.3 이방성 입자 기반의 준안정상 기반 소재기술 ... 37
• 3.3.1 1D 구조의 고순도 Fe16N2 제조공정기술 개발 ... 37
• 3.3.2 준안정 자성입자의 벌크화 구현 연구 ... 41
• 3.4 준안정 계면구조 금속분말 소재기술 ... 43
• 3.4.1 준안정계면 열에너지 발생입자 합성공정 설계 ... 43
• 3.4.2 준안정계면 열에너지 발생입자 발열물성 향상기술 ... 44
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 47
• 4.1 기술적 성과 ... 47
• 4.2 사회·경제적 성과 ... 49
• 4.3 국가발전의 기여도 ... 49
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 50
• 5.1 추가연구의 필요성 ... 50
• 5.2 타 연구에의 응용 ... 50
• 5.3 기업화 추진방안 ... 51
• 제 6 장 참고문헌 ... 52
• 끝페이지 ... 53