첨단세라믹스

요업기술원
‘세라믹초미립자원료생산기반구축’ 사업 완료

세라믹초미립원료 국내 생산기반 구축위해 5년간 34억원 투자, 45종 장비 설치 가동
관련업체들의 활발한 참여로 소기의 목적 달성 ‘평가’, 자립화 방안 다각적으로 검토

산업자원부 산업기술기반조성사업의 일환으로 요업기술원(원장 오유근)에서 수행되어 온 ‘첨단핵심부품용 세라믹 초미립자 원료생산기반구축’사업이 지난 3월말로 완료됐다.
초미립자 원료생산기반구축사업은 첨단 핵심부품용 세라믹 초미립자 원료의 국내 생산 기반을 구축하고, 기업이 초미립 원료를 생산할 수 있도록 지원하며, 일부 경제성이 없는 품목은 요업기술원이 지속적으로 지원 또는 공동으로 생산하여 국내 세라믹 산업발전에 기여한다는 목표로 지난 2001년부터 58개월간 진행됐다.

장비 활용업체 2005년 66개로 늘어
장비가동시간은 13,000시간으로 확대
이 사업의 총괄책임자인 최병현 박사는 “고부가가치 소재임에도 국내기술 수준이 낮고, 소량다품종 생산체계 및 투자비용 과다 등으로 수입되고 있는 세라믹 초미립 원료의 국내 생산기반을 구축하기 위해 이 사업을 수행하게 되었다”며 “관련 세라믹 업체들의 참여가 활발히 이루어져 소기의 목적을 어느 정도 달성한 것으로 본다. 특히 직접적으로 눈에 보이지 않는 무형의 효과가 크다”고 사업에 대해 평가했다.
지난 5년간의 구체적인 사업내용을 보면, 총 34억원을 투입, 합성장비, 분체가공장비 및 분체특성장비 등 45종의 Pilot Plant 관련 장비를 구입하여 요업기술원 내 150평 규모의 초미립자 공장에 설치, 가동하고 있다.
장비 사용업체는 3차년도인 2003년 23개 업체에서 2004년 50개 업체, 2005년 66개 업체로 점차 확대되었으며, 이에 따라 장비 가동시간도 2003년 900시간에서 2005년 13,000시간으로 증가된 것으로 나타났다.
또한 장비 사용의 용이성과 장비의 효율성을 고려하여 강릉대, 수원대, 인천대, 동의대, 한서대, 전남신소재기술산업화센터 등 6개 연계기관과 MOU를 맺어 기업체에서 장비를 사용하는데 도움이 될 수 있도록 지원시스템을 구축하기도 했다.
이밖에, 초미립자 원료별 용도, 수요 및 수출입 현황 등을 정리한 ‘뉴세라믹 초미립자 원료수요조사서’와 초미립자 이용 세라믹 생산업체 현황 및 전망을 정리한 ‘전자세라믹 수급 현황 및 전망’ 등의 책자 발행으로 참여 업체들에게 정보를 제공했다고 한다.

장비활용업체, 생산성 검토하거나 제품양산 착수 ‘성과’ 거둬
이 같은 사업내용을 바탕으로 요업기술원에서는 LTCC, 유전체 및 나노 sol 합성 등의 원료 합성기술과 분체 미분쇄, 입도 분급 및 과립화 등의 분체 가공기술, 그리고 비표면적, 입도분포와 형상 및 분체특성 등의 분체 평가기술을 확보하는 성과를 거두었다.
또한 세라믹 초미립자 원료생산 설비를 활용한 업체들 중 생산성을 검토하거나 제품 양산에 들어가는 업체가 늘어난 것은 이 사업의 가장 큰 성과로 평가되고 있다.  업체별로 보면, 석경AT의 바이오 세라믹스, 세라의 PDP용 sealing paste, DK센서의 고정밀용 NTC, 동부한농화학의 유전체 분말 합성, 삼성정밀화학의 MLCC용 유리분말, 삼경세라믹의 캐패시터용 유전체 분말 등이 있다.
현재 생산을 위한 Pilot Test를 진행하고 있는 업체와 품목을 보면, 경원훼라이트의 자동차용 히터, 케이씨텍의 CMP 재료, 우진전자세라믹의 바이오 세라믹스, 라지산업의 고 열전도성 분말 등이 있다.
한편 산업기술기반사업의 완료와 함께, 요업기술원에서는 초미립자합성공장 운영방안과 지속적인 사업 수행을 위한 방안을 다각적으로 검토하고 있다.
이에 대해 최병현 박사는 “사업기간 동안에 구축한 장비와 기술 등을 바탕으로 향후 5년간의 성과활용 사업을 통하여 기업체의 원료 생산 및 연구 개발에 도움이 되도록 추진할 예정이며, 그 이후에도 지속적으로 사업을 수행할 것”이라고 전제하고 “정부의 지원 없이 자립하여 사업을 수행하기 위해 이미 확보한 장비를 활용하여 원료 합성에 대한 연구과제를 수행하고 기존 기술의 상업화를 통한 위탁생산 및 유료 consulting 등을 통해 자립화를 추진할 것”이라고 밝혔다. 또한 원료 합성기술, 분체 평가기술 및 원료생산 공정기술 등의 지속적인 기술 확보를 통해 장비 사용 활성화를 유도하고 장비 유지보수 및 운영에 필요한 예산을 확보하여 기업체가 요구하는 기술과 장비 사용에 장해가 없도록 할 것이라고 덧붙였다.

지속적 사업위해 연구과제 수행·
기존 기술 상업화·유료컨설팅 등 추진
이밖에 일부 세라믹 초미립자 원료 중 생산시 경제성은 없으나, 기업체에서 필요한 품목에 대해서는 직접생산 또는 위탁생산하는 방식으로 제품을 생산할 계획이다. 또, 저순도 원료를 사용하여 고순도 원료의 생산을 추진하는 방법을 통해 세라믹 제조업체가 요구하는 원료를 쉽게 구입하게 하고 필요 이상의 고가로 원료를 구입하게 되는 불합리성을 개선해 나갈 계획이다.
요업기술원 관계자는 “세라믹 초미립자 원료생산기반은 초미립 합성제조기술 개발과 노하우의 축적으로 전자, 통신부품용 세라믹 소재 수입 의존도를 낮추고 지속 이를 통해 소재의 자급화를 높여 해외 경쟁력 강화 및 고부가가치 창출을 도모해 나갈 것”이라고 밝혔다.
한편 요업기술원 홈페이지 내에 구축되어 있는 세라믹 초미립자 원료생산기반 홈페이지(http://ceramic-powders.
kicet.re.kr)는 장비 사용자가 장비가동 현황을 파악하여 장비사용신청을 할 수 있으며, 초미립자 합성관련 자료, 전문가 정보, 세라믹 시장동향 및 장비 사용자 매뉴얼 등이 구축되어 있다고 한다.
박미선 기자

<사진설명>  BET,   SEM,   Spray Dryer,  분위기전기로,  분체특성측정기

첨단세라믹스

한일세라믹산업기술협력워크숍 개최

요업기술원 한중일세라믹협력센터 주최, 세라믹관련 산학연 100여명 참가 성황
국내 세라믹업계에 일본 선진기술 도입기회 부여, 5개 파트 총 10건의 발표 이루어져

제 4회 한일세라믹산업기술협력워크숍(첨단기술 시즈 설명회)이 지난 6월 2일 한국기술센터에서 개최됐다.
요업기술원 한중일세라믹산업기술협력센터와 한국파인세라믹스협회가 주최하고 산업자원부가 후원한 이번 워크숍은 한일 양국간 기술교류 증진과 국내 세라믹업계에 일본 선진기술 도입의 기회 부여를 위해 개최된 것이다.
이번 워크숍에는 세라믹 관련 업계와 학계, 연구계에서 약 100여명이 참가하여 일본의 첨단기술에 대한 국내 세라믹계의 높은 관심을 나타냈다.
워크숍은 5개의 파트로 나뉘어져 진행되었으며 총 10건의 발표가 이루어졌다.
첫 번째 파트에서는 요코하마 국립대학의 조두섭 교수가 ‘일본 경제의 회복과 기술협력 전망’을 통해 현재 일본의 경제 현황과 주요 업체의 현황, 한일간의 기술협력 방안 등에 대해 설명하여 참가자들의 많은 관심을 이끌어냈다.
또한 나고야공업대학의 Hideo AWAJI 교수는 ‘Tokai(중부) 지역의 세라믹 활동’을 발표했다. 이에 대해 국내 관계자들은 일본의 산학협력 현황 등에 대한 질의 응답이 이루어졌다. 
두 번째 파트에서는 노리다케의 Misao IWATA가 ‘기반기술을 근거로 한 노리다케의 사업개발’을 발표했는데 이에 대해 국내 관계자는 노리다케에서 보는 10년후의 전망있는 사업이 무엇인가라고 질문하기도 했다.
고니시야스(주)의 Takaji SHIMOSAKA 의 ‘Glass Frit 총론’은 이날 워크숍 참가자들이 가장 높은 관심을 나타낸 발표였다.
이밖에 세 번째 파트에서는 ‘전자 세라믹스 재료’ (Osamu SHIMADA, 고니시야스(주)), ‘나노입자 기술의 개발과 그 응용’ (Takehisa FUKUI, 호소가와 나노기술연구소) 발표가 이루어졌고 네 번째 파트에서는 ‘DENKA의 세라믹 관련 제품’ (Tetsuya WADA, 전기화학공업(주)), ‘EB-PVD에 의한 세라믹 열차폐코팅’ (Byung-Koog JANG, 일본 파인세라믹 센터) 발표가 진행됐다.
마지막 다섯 번째 파트에서는 ‘구조 세라믹스의 ELID에 의한 경면 연삭기술’ (Yutaka WATANABE, 이화학연구소), ‘탁상(ELID)가공기를 이용한 마이크로 가공기술’ (Muneaki ASAMI, 넥시스(주)) 발표가 이루어졌다.

국내 참가자, Glass Frit·전자세라믹스재료 기술 등에
높은 관심 나타내
한편 이번 워크숍에 참가한 국내 세라믹 관계자들은 워크숍 발표내용에 대해 전반적으로 유용했던 것으로 평가했다.
국내 세라믹업체의 한 관계자는 “쉽게 듣기 힘든 좋은 강연들이 많았다. 특히 Glass Frit나 전자세라믹스재료 등에 대한 기술적인 내용은 매우 유용했다”는 소감을 밝혔다.
또 다른 관계자는 “이 같은 기회를 통해 일본에 관한 정보를 얻을 수 있다”며 “앞으로도 이런 자리가 자주 마련되길 기대한다”는 바람을 나타내기도 했다.
 박미선 기자

한일세라믹산업기술협력워크숍에 산학연 관계자 100여명이 참가했다

첨단세라믹스

미세 입자와 박막의 나노 다자인

 편집부(외신)

스프레이 열분해를 이용하여 파우더와 박막의 조절된 미세구조와 상 조성을 얻을 수 있다.

스프레이 열분해를 이용하여 화학적이고 상 조성이 명확하며 복잡한 금속 산화물을 만들 수 있다. 이때의 복잡한 금속 산화물은 이상적인 화학 성분비를 지니고 구조와 하부구조의 디자인이 뚜렷하다. 스프레이 열분해의 기본 개념은 반응 조건하에서 에어로졸 물방울의 조성적 분산이 아주 잘 조절된 최종물인 고상 물질로 된다고 가정하는 것이다. 에어로졸 물방울은 형성되어 반응 튜브 안으로 바로 들어가며 열분해 단계 동안, 용해 증기, 용매 침전, 건조, 용매 입자들의 열적 합성, 고밀도 형태로의 소결과 같은 과정이 진행된다.

에어로졸을 형성하기 위하여 다양한 방법을 이용한다.
.쌍을 이루는 유동성의 분무 스프레이 (에어로졸 물방울의 크기를 조절하는데 사용하는 기본 매개변수들이 조밀하고 프리커서가 유동적인 특성을 가지며 프리커서와 운반 가스의 유동 비율과 분무기 노즐의 크기 등이 매개변수일 때 이용)
.전기스프레이 열분해 (물방울이 고압(kV)에 노출되어 방출되는 분출물들을 채집하여 모세관의 끝에서 고압 하에서 형성될 때 이용) 
.초음파 여기 원자화 (원자화가 물방울의 크기, 프리커서의 밀도와 프리커서의 표면응력, 초음파 반응기의 진동수에 의존하는 경우, 물방울 모양을 이루는 모세관 표면 파동의 형성에 의해 생길 때 이용)
쌍을 이루는 유동성 분무기를 이용하여 원자화를 실험할 때, 10㎛ 이내의 물방울이 생긴다. 전기스프레이와 초음파를 사용하면, 수 미크론 크기의 물방울이 생긴다. 이 두 가지 방법, 특히 초음파는 아주 뚜렷한 조직과 구조, 기초 구조적 디자인을 가진 입자를 준비하는데 적합하다.
1927년 Wood 와 Lomis가 초음파 파장을 이용한 에어로졸의 원자화에 대한 연구를 발표하였다. 1831년에는 패러데이가 처음으로 액체의 표면과 액체 분리에 대한 에어로졸 물방울의 형성으로 인한 표면 모세관의 파동에 대해 연구를 시작했다. 그 이후로, 초음파 여기의 효과 하에서 에어로졸 물방울 원자화의 메커니즘을 설명하기 위한 많은 시도가 있었다. 모든 이러한 접근들은 두 부류로 나누어진다. 첫 번째 부류는 캐비테이션이다. 이것은 원자화가 메니스커스 표면에서 여기에 의해 형성된 캐비테이션에 의해 조절되어지는 것을 가정한 것이다.
두 번째 분류는 초음파 필드에서의 충분히 강력한 여기 하에서 강력한 여기에 의해 생긴 메니스커스 표면과 물방울의 분리에 대한 모세관 파동의 형성을 가정한 것이다. Jokanovic과 여러 사람들이 프리커서 액체의 메니스커스 표면에서 형성된 모세관 파동의 파괴 메커니즘의 연상에 의한 에어로졸 물방울의 형성 메커니즘을 설명하기 위하여 새로운 접근 방식인 모세관 파동 모델을 개발하였다.

응용
CaO-Al2O3 시스템의 합성을 위하여 처음으로 반응 스프레이 법을 사용하였다. 최초의 산업 설비는 MgO, Al2O3, MgAl2O3 파우더를 응용하기 위한 것이었다. 연관된 합성과 합성된 물질의 특별한 물리적·구조적 특성에 대한 많은 시스템이 조사되었다. 우리가 알고 있는 지식 내에서는 스프레이 열분해 실험을 위하여 전형적인 합성 조건이 적용되지 않는 시스템은 없다.
세르비아 & 몬테네그로에서 Al2O2, 뮬라이트, 근청석, SiO2, MgAl2O4, NiO, ZnO, ZnO를 기반으로 한 배리스터 시스템, MgO, TiO2, ZrO2, Co2O3, LiMnO4, LiMnX
(Cr,Zn)1-X,O4, 수산화인회석(CHA), SiC, Agl, 금속 니켈, Ni+(Pd,Cu)를 포함한 다양한 종류의 물질을 합성하는데 스프레이 열분해에 대한 우리의 연구와 다른 기관의 연구가 이용되었다 (표 1). 이러한 시스템의 구조에 대한 모델링과 특별한 특성을 기초로 한 연구 결과 또한 발표되었다. 우리 실험에서 나온 결과물의 대부분은 종종 매우 고운 입자 크기로 분포된 파우더가 되었고 조직과 박막은 매우 잘 분산된 에어로졸 물방울(TiO2, SiO2, 금속 티타늄 박막에 있는 수산화인회석)로 젖은 기판의 표면 강화과정(침전, 건조, 소결)을 통해 얻었다.

프리커서
금속염의 평범한 용해와 금속염의 콜로이달 분산, 유상 액, 교질 용액은 에어로졸 합성 프리커서로 만들 수 있다. 가장 자주 쓰이는 프리커서는 다양한 금속염의 물의 용액이다. 왜냐하면 쉽게 처리할 수 있고 안전하며 가격이 싸고 무엇보다 용해도가 매우 좋기 때문이다. 물의 매질, 물과 알코올 매질의 혼합용매, 순수 알코올, 알코올과 다른 유기 용매(스프레이 시스템에 의존, 특히 산화물이 아닌 세라믹 파우더 합성의 경우)의 혼합으로 구성된 용매가 사용된다. 
물에서 질산염, 황산염, 아세트산염과 같은 다른 염의 가용성 물질을 사용할 수 있지만 금속 염화물과 옥시 염화물은 물에서 매우 높은 용해도를 가지기 때문에 일반적으로 많이 사용된다. 이러한 경우에는, 주로 물에서 아세트산의 낮은 용해도와 황산염 열분해의 높은 용해 온도와 관련된 많은 제한이 발생할 수 있다. 염의 물리적 매개변수는 특히, 녹는점에서 생산된 파우더의 조직에 현저한 영향을 준다. 이것은 전형적으로 낮은 녹는점(<200℃)을 가지는 질산염이 프리커서로 사용되었을 때 발견되었다. 염의 용해와 에어로졸 물방울의 표면에서의 매팅(matting)을 위한 비투과성 막에 의해 제공된 기체의 감소된 투과성은 물방울과 물방울의 급속 연소, 파괴와 함께 내부압력의 현저한 증가를 야기할 수 있다. 또한, 이러한 메커니즘을 사용하여 얻어진 파우더를 위해서는 속이 빈 구형이 전형적으로 나타나기 때문에 기포 구조가 생길 것이다.
이전에 언급했던 다양한 금속염의 대부분이 우리 연구(NiO, Ni+Pd, Ni+Cu, Al2O3, MgAlO4, TiO2, 근청석 클로라이드, ZnO, Al2O3, 뮬라이트, 근청석-질산염)의 프리커서로 사용되었다. 또한 SiO2, TiO2, AlOOH의 액체와 클로라이드의 혼합물 프리커서는 SiO2, TiO2, Al2O3, 비 산화 시스템 (예를 들어 SiC)을 기초로 한 시스템의 합성을 위해 사용되었다. 활성화 탄소, 다당류, 요소, H3PO4와 같은 특별한 프리커서 또한 사용되었다. 프리커서의 농도는 10-2M (TiO2 콜로이드)부터 5M (SiO2 액체와 클로라이드의 혼합물 용액)까지 상대적으로 넓은 범위를 가진다. 그러나 가장 많이 사용되는 프리커서의 농도는 0.2-1M이다.

침전과 합성
에어로졸 물방울에서의 침전 메커니즘은 파우더가 조밀한 형태 또는 빈 구형으로 디자인되는가에 따라 정의된다. 용질의 농도가 높으면 조밀한 구의 형태를 변화시키며 프리커서 정체의 독립성을 항상 감소시킨다. 또한, 조밀한 구의 형태는 전형적으로 콜로이드 시스템을 위한 벌크 교차결합의 메커니즘에 의해 조절된다.
벌크 내에서나 표면에서의 침전 과정은 다음과 같은 경우에 의해 조절된다.
.물방울/입자의 표면과 센터 사이의 온도 기울기
.물방울(물방울 강도의 유형과 정도, 물방울 사이의 충돌 중 물방울 거동)로부터 생긴 프리커서의 점성과 탄성 특성
.건조에 의해 물방울이 충돌하는 동안 물방울 표면에서 형성되는 막의 열확산 상수와 투자율 프리커서의 벌크 촉진이 일어나는 것을 만족시켜야 하는 농도 조건은 퍼콜레이션 문턱값에 의해 정의된다. 이때의 농도는 3-D 네트워크의 형태로 가능한 최소의 농도이다.
벌크 또는 표면에서, 어떤 유형의 촉진에도 독립적인 에어로졸 물방울에서의 프리커서의 중합 교차결합 메커니즘은 많은 경로를 따를 수 있다:
.높은 온도에서 무기성 프리커서의 가수분해와 수소결합과 연결된 프리커서 입자로 구성되어 있는 상응하는 겔의 형태
. 액체와 콜로이드 혼합물 입자의 상호 확장
.알콕시화물의 가수분해와 알콕시화물의 -OH 브릿지를 통한 중합
.유기산과 같은 유기 프리커서가 사용된 경우, -COOH 브릿지를 통한 중합

벌크 침전
에어로졸 물방울 내에서의 벌크 침전을 수행하기 위하여, 상대적으로 낮은 증기를 가지는 용매를 위한 몇몇 조건이 제공되어야만 한다. 침전이 일어나긴 전에 각각의 물방울 내에서 갑작스런 농도의 증가와 용액의 끓는점에 이르기까지 물방울 표면에서의 온도 상승은 피해야만 한다. 이러한 상황은 보통 쌍을 이루는 유동성 원자화의 경우에 일어난다. 퍼니스에서 에어로졸 물방울 내부의 높은 가열정도는 물방울의 폭발을 초래하며 속이 빈구의 형태, 조개껍질 모양의 조각들이 생기게 된다.
초음파 원자화의 경우, 물방울의 속도는 낮고(물방울이 작다) 침전의 순간에 도달하기까지의 시간은 충분히 길다.(10~50s) 그러므로 파우더로 물방울이 이동하는 동안 물방울의 벌크 침전이 시작되었을 때의 증기율의 감소가 일어난다.
프리커서 용해도의 온도상수 또한 침전반응 동안 형성된 입자의 형태에 영향을 준다. 만약 온도 상수가 너무 낮으면 프리커서의 최초 농도 또한 낮아진다. 그러므로 물방울의 온도는 프리커서의 침전이 일어나기 전과 버블구조가 형성되기 전에 순수 용매의 끓는점을 초과할 수 없다.
다양한 온도에서 프리커서 용해도의 정온도계수와 부온도계수는 침전의 경로와 추구하는 입자 조직에 도달하기 위한 전체적인 과정에 현저한 영향을 미친다. 그러므로 Al2(SO4)4와 같은 경우에는 용해도의 정온도계수를 가지며 선택적인 벌크 침전과 생산된 파우더의 조밀한 구의 형태를 유도한다. Ba(CH3COO)2의 경우에는 용해도의 부온도계수를 가지며 선택적인 표면 침전과 속이 빈 구와 비슷한 형태를 유도한다.
금속 알콕시화물 또는 유기산의 경우, 원자화가 일어나기 전에 얻어진 입자의 조직은 용액의 최초 화학적 성질과 가수분해 정도에 아주 깊은 연관이 있다. 프리커서로 TEOS를 사용하면 준비된 입자의 조직은 앞선 중합반응의 정도에 민감하게 의존한다.
그러므로 고유의 전도가 9×10-3 dL/g 보다 작은 프리커서는 구형 입자와 비 구형 입자가 혼합된 형태를 가지게 한다.
그러나 고유의 전도가 9×10-3 dL/g 보다 크면 주로 구형태의 입자가 형성된다. 티탸늄 이소프로프옥사이드가 프리커서로 사용되면 바이모달 입자의 분포는 200~300nm 이하에서 일어난다. 작은 입자들은 이소프로프옥사이드 일부분의 증발과 압축에 의하여 생기고, 큰 입자들은 침전과 티타늄 이소프포프옥사이드 에어로졸 물방울의 분해에 의하여 생긴다.
속이 빈 구
속이 빈 구는 주로 열가소적 특성 또는 낮은 녹는점을 가지는 금속염을 사용할 때 얻어진다. 질산염의 경우 분해 과정이 일어나기 전에 녹는다. (예를 들어 74℃에서 Al(NO3)·9H2O, 4℃에서 Zn(NO3)2·6H2O, 114℃에서 Cu(NO3)3·3H2O, 592℃에서 Ba(NO3)2)
만약 금속 질산염이 용매가 완전히 제거되기 전에 녹으면 포획된 용매의 방출이 더욱더 지연된다. 그러므로 다공성 구조의 입자가 생기고 불규칙한 모양이 형성된다. 높은 다공성의 구조는 적합한 금속염(Al(NO3)3·3H2O와 같은 질산염)과 폴리(에틸렌글리콜)(끓는점 98℃이내) 중합체 조합을 사용하여 얻을 수 있다.

콜로이드 입자의 조합
2차원 또는 3차원의 보다 정렬된 비정질 또는 결정질에서 유닛콜로이드 시스템의 확장 가능성은 콜로이드 입자에 대한 관심을 높이고 새로운 물질을 위한 다양한 구성 요소로 사용될 수 있게 만들고 있다. 매우 잘 조직된 콜로이드 구조는 가시적 활동과 향상된 촉매 활동(높은 표면과 부피의 비율)과 같은 다양한 특성 때문에 많은 잠재적인 응용을 가능하게 한다.
그러한 콜로이드 부유 시스템의 물방울은 집중적으로 연구되었던 주제인 템플레이팅 방법을 사용하였다. SiO2 입자는 매우 뚜렷한 촉진 메커니즘에 의해 얻어지고 스프레이 열분해 과정을 통하여 확장된다. 뿐만 아니라 ZrOCl2·8H2O는 강력한 가수분해를 통하여 얻고 이어서 초음파 스프레이 열분해는 아주 뚜렷한 형태와 분산의 예시를 제공한다.
정량된 TiO2입자(홀로 또는 백금과 결합된)의 응용은 다양한 물리적 특성이 보존된 빈구의 시스템을 얻는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 이 다양한 물리적 특성(광촉매)은 블록/극 소형 조립회로와 전형적으로 독립적인 정량화된 최초 TiO2의 콜로이드 입자에서의 특성이다.

비산화 세라믹
초음파 원자화 과정 후에 900℃, 아르곤 대기 하에서 열분해 된 콜로이드 SiO2, 자당, 붕산의 물 같은 용액은 비산화 세라믹 물질(β-SiC)의 합성을 위한 프리커서로 사용되었다. 이 과정에서 얻어진 입자는 비정질 상태이고 1.29㎛로 평균화 되었다. (XRD)
1500℃, 아르곤 대기 하에서 추가적인 탄소 열 환원은 입자를 0.79㎛의 평균지름을 가지는 구형(β-SiC)으로 변형시킨다. 클로이드 SiO2의 높은 활동력 때문에 벌크 침전과 매우 고운 SiC 파우더(상의 조성, 형태, 입자 크기에 의하여)의 메커니즘을 통하여 농도와 선택적인 교차결합을 얻는다. 이것은 다른 비산화 시스템에 적용 가능한 합성개념을 만든다.

금속 파우더
적층세라믹 캐패시터(MLCC)는 현대 전자공학에서 중요하게 적용된 수동부품이다. 작은 부피에서의 큰 수용력은 유전체인 BaTiO3의 수 백 개의 얇은 층과 금속 전극을 쌓음으로써 이룰 수 있다. 이런 시스템의 생산 단가를 낮추기 위하여, 일찍이 Pd/Ag 전극은 구형의 초미세한 니켈 전극으로 교체되었다. 그러므로 현재는 적층세라믹 캐패시터(MLCC)의 60% 이상이 니켈 전극을 이용하여 제작된다.
뚜렷한 형태와 크기를 가진 니켈 입자를 합성하는 것은 주목할 만한 도전이다. 그러므로 초음파 분무기에서 뿌려지고 1000℃에서 튜브 퍼니스의 내부에서 열분해 된 염화물 용액이 사용된다. 운반기체(H2와 N2의 혼합)는 금속 니켈에 대하여 시스템을 변화시킨다. 유사한 방법으로 다른 시스템이 종합적으로 다루어졌는데 이 시스템은 특히, H2 흡착 능력이 뛰어난 도펀트로서 활동력이 매우 큰 팔라듐, 구리와 니켈의 조합으로 이루어진다.

박막
스프레이 열분해는 뚜렷한 특성으로 박막의 합성을 위한 가장 적합한 방법 중에 하나이다. 가장 중요한 공정의 매개변수는 기판의 온도, 운반기체 속도, 분무된 프리커서 물방울의 속도, 용액 농도, 에어로졸 물방울의 크기, 기판과 퍼니스 입구의 거리이다.
기판 온도는 막의 증착을 위한 중요한 요소이다. 기판 온도는 에어로졸 물방울의 합동체, 기판의 젖은 표면의 균일성, 침전, 건조, 열적 합성, 원하는 상 조성으로 도달하기까지의 상  변화 등 모든 과정이 성공적인지를 결정한다. 두 번째 중요한 요소는 원자화 과정이다. 왜냐하면 원자화 과정은 기판위에서 막이 증착되어지는 방법과 비율을 주로 결정하기 때문이다.

입자의 지름 값
실험실에서 합성(ZnO, BaTiO3, NiO, Al2O3, TiO2, Ni+Pd, Ni+Cu, Ni, SiO2, SiC, CHA, 뮬라이트, 근청석)된 시스템을 위해 연구를 하였다. 이것은 평균 입자 크기(dp), 평균 입자 크기 분포(l)와 관련 있다 (표 3). 데이터를 통하여 입자의 크기는 항상 하나의 지름 값 주위로 모인다는 것을 알 수 있다. 그리고 일반적으로 가장 많은 수의 입자들은 상대적으로 좁은 분포 지역에 존재한다. 입자의 크기는 대부분 고체 입자로 변화하는 동안 프리커서 농도와 에어로졸 물방울 축소(물방울 크기에 적합한)에 의존한다.
에어로졸 물방울의 지름 값을 통하여 입자 지름의 이론값은 Lang의 방정식과 Jokanovic 모델을 사용하여 계산된다. 그리고 방정식은 물방울의 합동 중 물방울의 감소를 명백히 보여준다. 실험값은 이론적으로 계산된 값과 아주 잘 일치하며, 보통 편차는 10% 미만이다.

입자 조직
합성된 입자들은 거의 완전한 구형과 뚜렷한 조직을 가진다(그림 2와 3). 사용된 프리커서에 의존하여, 구형은 매우 매끄럽고 때때로 분명한 하부구조(시스템의 작은 입자로 구성, 주어진 입자 내에서의 밀집, 적절한 구형 특성의 기초 디자인)를 가진다. 이 하부구조는 또한 우리 모델링 연구의 목적이었고 우리는 이것을 이전 업적에서 자세히 설명하였다.
합성된 입자들은 때때로 굴곡 표면과 조개껍질과 같은 형태를 가진다. 다른 경우 특히, 쌍을 이루는 유동성의 분무기가 적용되는 경우에는 큰 입자의 변칙적인 매개변수가 관찰된다. (예를 들어, 질산염으로부터 Al2O3의 조제) (그림 3(a))
이러한 의미에서, 침전의 다양한 메커니즘은 다양한 시스템에서 전형적으로 나타난다. 지나치게 낮은 농도(염화물 프리커서로부터 TiO2와 Agl의 합성)의 시스템에서 일부 제한된 경우가 발견된다. 그리고 이때 입자 내에서 크고 작은 지름을 가진 움푹 파인 곳들이 형성된다. 그러므로 이때 형성된 속이 빈 구형과 링은 항상 두께가 울퉁불퉁하다.
그러나 (물방울의 표면으로부터 중심으로 확산되는)프리커서의 표면 포화 발생을 통하여 링이 형성되는 순간에 형성된 구의 지름의 기대값을 통한 표면에서의 침전율은 명확히 나타난다. 연속적으로 입자들의 합동 과정이 끝나지 않을 때까지 재료는 확산을 통하여 형성된 구의 내부로부터 구의 표면까지 운반된다. (그림. 3)
명백하고 기하학적으로 정의된 내부의 움푹 파인 곳과 같은 다른 입자들의 형태는 열적 합성 과정에서 연소된 프리커서 중합체에 의해 얻을 수 있다. 그리고 이러한 형태는 움푹 파인 곳들이 집중된 위치에서 벗어난다.           (Ceramic Bulletin)

그림 1.      (a) TiO2의 박막, (b) 티타늄 기판에서 준비된 
              칼슘 수산화인회석 박막

그림 2.  (a) 합성된 뮬라이트의 조직, (b) 합성된 니켈의 조직, (c) 합성된 SiC의 조직, (d) 합성된 SiO2 파우더의 조직

그림 3.  (a) 쌍을 이루는 유동성의 분무기와 스프레이 가수분해를 사용하여 얻은 Al2O3 입자, (b) 초음파 여기와 스프레이 가수분해를 사용하여 얻은 이소프롤 알코올 속에 있는 Agl 입자

첨단세라믹스

전자 세라믹스의 최첨단 연구동향과 미래의 전망

加賀田 博士 Panasonic Electronic Devices. Co. Ltd.
和田 智志   Tokyo Institute of Technology
加藤 一實   National Institute of Advanced Science and Technology
今井 宏明   Keio University

1. 들어가며
본고에서는 최근 진전이 눈부신 정보관련, 환경관련, 프로세스 개발 분야에서의 전자 세라믹스에 대해서 최근의 동향과 전망을 해설하겠다.
 
2. 정보통신관련 재료 : 고주파용 LTCC재료 프로세스
가. LTCC의 휴대전화에 대한 적용
LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)는 내부에 전기저항이 낮은 Ag나 Cu의 도체를 형성하기 때문에 그들 금속의 융점(Ag : 961℃,  Cu : 1083℃)보다 낮은 저온소성으로 치밀하게 소결할 수 있는 세라믹스를 말한다.
80년대부터 슈퍼컴퓨터용의 다층배선기판으로 실용화되어 고주파용으로서는 휴대전화 등의 고주파 필터로서 고유전율 LTCC를 이용한 적층 필터가 실용화되었다. 또한 90년대 후반부터 휴대전화의 세계적 주력 시스템은 GSM방식의 안테나 스위치 모듈에 적용되어 큰 시장을 형성하게 되었다.
이하 휴대전화 등의 정보통신관련에 사용되는 LTCC재료 및 프로세스의 현상과 개발동향을 기술하겠다.
 
나. 적층 필터용 고유전율 LTCC재료
동축형(同軸型) 유전체 공진기를 여러 개 조합시킨 유전체 필터에 대해, LTCC를 이용한 적층필터는 스트립 라인 도체 등을 스크린 인쇄로 형성할 수 있으므로 대폭적인 소형화가 가능하다. 상기 재료에 요구되는 유전특성은 유전체 공진기용과 마찬가지로 높은 유전율, 낮은 유전손실(높은 Q값). 작은 유전율의 온도계수(공진주파수의 온도계수 : TCF)등의 세 가지이다. 지금까지 Ba-Nd-Ti-O계의 필터에 유리를 더한 것이나 Bi계의 재료가 개발되어 실용화되었다.
Bi계의 마이크로파 유전체는 H. Kagata등이 1992년에 처음으로 보고하였고, 최근 한국 등의 대학에 의한 연구가 상당히 활발해져 있다. Bi2O3-CaO-Nb2O5 3성분계의 세라믹스에 있어 종래 화합물 보고가 없는 조성 영역에 Q값이 극대치(Qf>3000㎓)를 보이며, 유전율이 높고(ετ>50), 공진주파수의 온도변화가 작은(TCF<30ppm/℃)영역이 있다는 것을 발견했다.
이 LTCC는 단일상으로 제조 프로세스에 의한 특성의 비균질성이 적어 고정도의 필터를 형성할 수 있다. 휴대전화나 W-LAN 등의 밴드퍼스필터용 LTCC로서 실용화되고 있다.

다. 고주파 모듈용 저유전율 LTCC재료 프로세스
고주파 모듈용 저유전율 LTCC로서 알루미나에 유리를 첨가한 것이 널리 사용되고 있다.
그 유전율의 온도계수는 플러스에 큰 값(대략 +100ppm/℃)을 갖기 때문에 넓은 온도범위에서의 사용이 제한된다. 알루미나 등 비유전율이 20보다 작은 유전체의 대부분은 마이너스에 큰 TCF를 갖는다.  H. Kagata등은 마그네트 플란 바이트 구조를 갖는 Mg3/4ReAl11Ox(Re : La~Tb까지의 희토류)세라믹에 있어 비유전율이 20이하로 작음에도 불구하고 TCF가 특이하게 플러스에 큰 것을 발견했다.
위의 Mg3/4ReAl11Ox에 TCF가 마이너스인 붕규산 유리를 넣어 저온 소결화하여 Ag와 동시에 소성할 수 있도록 한 것이 AMSG이다. Re가 Sm인 경우, 비유전율은 7.8이며, 제로에 가까운 TCF를 갖는다.
또 이 AMSG재(材)는 최근 많은 기업이 양산을 개시하고 있는 무수축소성에 대응할 수 있는 재료이다. LTCC그린시트 적층체의 상하를 LTCC의 소성온도에서는 수축하지 않는 구속층이라고 하는 세라믹 그린 시트로 끼워서 소성하고, 면 방향으로 거의 수축하지 않고 두께 방향으로 크게 수축시키는 기술이다. 무수축 소성공법을 이용하면 기판의 면 안쪽 치수 정도는 비약적으로 향상되고, 뒤틀림이나 굴절도 대폭 개선할 수 있다. 차세대 고집적 기판용 기술로서 발전을 기대할 수 있는 프로세스이다.
라. 앞으로의 LTCC재료의 전개
그림 1에 앞으로의 기술동향을 나타내었다.
휴대전화는 앞으로 멀티모드화가 더욱 진행되고, W-LAN, TV튜너 등 복수의 RF모듈이 탑재되게 된다. 그렇게 되면 보다 작은 소형 필터와 집적도 높은 모듈이 필요하게 된다. 그 실현을 위해서만 고유전율 재료·저항·자성체와의 이종 재료 동시 소성, 파인라인·비어 형성, 나아가서는 드라이프로세스 등 고도의 재료 프로세스 기술이 필요하게 될 것이다. 휴대전화로 단련된 LTCC기술은 반도체와 경합·공존하면서 더욱 발전해 나갈 것이 확실하다.(加賀田 博士)

3. 환경관련 재료 : 비연(非鉛) 압전체
최근 환경문제에 대한 관심의 고조로 납 등의 사용에 관해 제한이 마련되고 있다. 특히 유럽에서는 EU를 중심으로 하여 대규모한 납 등에 대한 규제가 시작되고 있어, 자동차에 관한 납 등의 사용에 관한 규제(ELV지령)가 2003년 7월 1일부터, 그리고 전자기기에 대한 납 등의 사용에 관한 규제(RoHS지령)는 2006년 7월 1일부터 시행된다.
이와 같은 납 등의 사용에 관한 규제가 한국, 일본, 중국에서도 이루어지려 하고 있고, 이 움직임은 지구 규모로 확대될 가능성이 있다.
따라서 납땜의 경우는 무연 땜의 개발이 급속하게 진행되고, 대체될 가능성이 보이고 있는 것에 대해 Pb(Zr, Ti)O3(PZT)세라믹스로 대표되는 납 계열 압전 재료에 관해서는 성능적으로 PZT세라믹스를 대체할 수 있는 재료가 존재하지 않기 때문에 예외로 하고 이들 규제의 대상에서는 제외되어 있다. 그러나 예외 조치는 영구적으로 계속되는 것이 아니므로 비연계 압전 재료의 개발이 기업이나 대학을 중심으로 해서 급속도로 진전되고 있다.

압전 재료는 그 성능지표로서 압전 정수, 전기기계 결합계수, 기계적 품질계수, 비유전율, 탄성 콤파이언스, 퀴리 온도 등 다수 존재하고, 응용에 따라서 여러 가지 지표가 이용된다. 실제적인 압전 응용은 크게 이하 3가지 분야로 나눌 수 있다. 하나는 액추에이터와 센서 등 큰 압전 정수 ⒟를 필요로 하는 응용, 두 번째는 트랜스듀서 등 높은 전기기계결합계수 ⒦를 필요로 하는 응용, 세 번째는 FP조네이터 등 높은 기계적 품질계수(Qm)를 필요로 하는 응용이다.
PZT세라믹스는 이들 응용에 필요한 압전 특성을 거의 만족시키고 있고, 또한 동시에 조성변성에 의한 압전 특성의 튜닝이 용이하다는 점에서 현재에서 압전 응용의 거의 모든 분야에서 PZT세라믹스가 이용되고 있다. 그러나 이 가운데 세 번째인 레조네이터 응용 등 높은 Qm을 필요로 하는 재료에 관해서는 비스마스 층상 강유전체나 텅스텐 브론즈 구조 강유전체의 세라믹스 재료 자체가 원래 PZT세라믹스를 능가하는 10000을 넘는 상당히 높은 Qm을 갖고 있다는 점, 또 그들 재료의 배향 세라믹스화에 의해 공진주파수의 온도계수 자체도 0에 가까운 재료를 제작할 수 있기 때문에 언제라도 PZT세라믹스를 대체할 수 있는 분야라고 할 수 있다.
이에 대해 압전 정수나 압전 기계결합계수에 관해서는 그림 2에 나타나 있듯이 연계(鉛系)세라믹스 재료, 특히 PZT세라믹스에 필적할 재료가 존재하지 않아, 이 분야에서의 신규 비연 압전재료의 개발이 요구되고 있다. 그러나 지금까지의 연구에서는 단결정과 같은 고가의 비연계 압전 재료를 이용해도 PZT세라믹스의 성능에 필적할 압전 특성을 얻을 수 없었다. 이러한 상황 속에서 2004년 豊田中央硏究所가 강유전체인 니오브산칼륨(KNbO3)과 반 강유전체인 니오브산나트륨(NaNbO3)와의 조성상경계(MPB) 근방의 조성에 여러 가지 첨가물을 가한 KNN계 세라믹스를 이용하여 PZT세라믹에 필적하는 비연 압전재료의 개발에 성공했다는 것이 보고되어 주목을 끌고 있다.
KNN계 세라믹스는 이전부터 존재하는 대표적인 비연계 압전 세라믹스였는데, 특히 이 보고에서는 MPB조성의 적극적인 활용과 그 배향 세라믹스화로 압전 정수, 전기기계 결합계수 모두 PZT세라믹스의 값에 필적하는 비연계 압전 재료의 제작에 성공했다.
따라서 이 성공을 발판으로 기존의 비연 압전 재료를 조합시켜서 그 결과 생기는 MPB조성 부근에서 다시 다른 원소를 첨가함으로써 본래의 압전 특성을 더욱 향상시키는 연구가 다시 주목을 끌고 있다. 또 비스마스 층상 강유전체를 배향 세라믹스화함으로서 압전 특성이 향상된다는 것이 지금까지 보고되어 왔는데, 비스마스 층상 강유전체 재료 이외의 비연계 압전 재료의 배향 세라믹스화에 의한 압전 특성의 향상에 대해서도 주목되고 있다.
한편, 종래의 비연계 압전재료를 조합시킴으로써 압전 특성의 향상을 지향하는 화학수식법과는 달리, 제1원리 계산 등 계산 시뮬레이션 기술을 이용한 새로운 화학조성을 가진 신규 비연계 압전재료의 설계도 이루어지고 있다. 컴퓨터나 계산 시뮬레이션 방법의 급속한 발전에 따라 이러한 계산을 이용한 재료개발 방법은 앞으로 더욱 발전해 나갈 것이라고 생각된다.
이렇게 화학조성을 바꿈으로써 비연계 압전 재료의 개발에 대해 같은 화학조성이면서 비연계 압전 세라믹스의 결정배향성과 단결정의 도메인 구조 등의 미구조(微構造)를 제어함으로써 압전 특성의 향상을 꾀하려는 연구도 진행되고 있다. 그 예로서 원래 랜덤한 결정방위를 갖는 세라믹스에 있어, 그 구성입자의 결정방위를 한 방향 이상으로 일정하게 만드는 배향 세라믹스 기술과, 단결정에 있어 다른 자발분극방위를 갖는 도메인끼리 의도적으로 조합시키는 도메인 엔지니어링 기술 등을 이용한 연구가 보고되어 있다.
앞으로는 신규화학조성, MPB조성의 활용, 미구조 제어와 같은 기술의 조합으로 연계 압전 재료를 능가하는 압전 특성을 갖는 비연계 압전 재료의 개발이 기대되고 있고, 많은 연구자들에 의해 연구가 행해지고 있는 실정이다. (和田 智志)

4. 프로세스 개발 : 액상으로부터의 박막형성 프로세스
전자 세라믹스 박막에 있어 전자기적 혹은 광학적 성질 등의 기능을 유도하고 그것들을 최대한 활용하기 위해서는 화학조성, 결정학적 도는 미구조적 인자를 정밀하게 제어해야 한다. 세라믹스 박막의 이러한 재료인자는 성막 프로세스에 크게 의존한다고 알려져 있다.
액상으로부터 박막을 형성하는 프로세스로서 금속무기염이나 유기금속화합물을 포함하는 용액을 원료로 이용하고, 직접 기판 위에 퇴적함으로써 기능성 박막을 합성하는 방법(화학용액성막법)이 있다. 금속 알콕시드 등의 가수분해 반응을 이용한 졸겔법과 유기금속화합물의 열분해법 등이 포함되는데 졸겔 반응의 가수분해 - 중축합 과정에서 박막 속에 형성되는 금속 - 산소로 된 네트워크 구조는 유기금속화합물의 열분해로 형성된 미세한 산화물 입자끼리의 고상반응이 박막의 결정화를 구동하는 유기금속도포 열분해법과는 특징을 달리하는 것이다. 이러한 액상원료를 이용한 박막형성에 대해서 최근 ①이방성 결정의 배향성장, ②나노사이즈 패턴의 형성 등 특징적인 연구 성과가 보고되고 있고, 이 방법이 마이크로 일렉트론 디바이스의 개발을 선도할 것으로 기대된다.
 
가. 이방성 결정의 배향 성장
3원계 Ca-Bi-Ti알콕시드를 부분 가수분해하여 제조한 원료용액을 이용하여 백금박의 양면 위에 결정화한 비스마스 층상 강유전체 CaBi4Ti4O15막은 결정이방성이 높음(c축/a축=8)에도 불구하고, 초기 핵 형성층 등을 도입하지 않아도 c축이 백금박 면 안에 평행으로 늘어선 배향성을 보였다.
배향결정화의 기원은 백금박의 원자배열과 CaBi4Ti4O15의 ac면의 원자배열의 정합성이 높다는 점과, 원료 용액 안에 형성된 메타록산(-M-O-M-)결합이 결정화에 유효하게 기여했기 때문이라고 생각된다.
또 이 결정의 분극 축이 a축이기 때문에 배향결정화한 CaBi4Ti4O15막의 잔류분극(Pr)이 33.6μC/cm2로 크고, 원자간력 현미경을 이용하여 측정한 압전정수(d33)이 집적화 비연계 압전 세라믹스로서 큰 값을 갖는다는 것을 알았다.

나. 나노~서브미크론 사이즈 패턴의 형성
미리 백금집적화 기판(Pt(111)/TiO2/SiO2/Si)의 표면에 전자선 리소그래피를 이용하여 직경 30nm의 TiO2초기핵 패턴을 형성하고, 그 위에 Pb-Ti알콕시드의 2-브톡시에타놀 용액을 이용하여 PbTiO3 나노결정립을 성장시켰다. 이렇게 해서 형성한 TiO3 나노사이즈 패턴은 지름 50nm으로 (111)배향과 (100)배향을 보여, 각각 특징적인 형상을 갖는다. 또 원자간력 현미경을 이용하여 PbTiO3 나노사이즈 패턴의 압전응답 특성을 확인하였다. 한편, 전자선 리소그래피에 의해 미세가공한 레디스트를 주형으로 이용해서 백금집적화 기판 위에 고농도 Ba-Ti더블 알콕시드 용액을 이용하여 성막하고, 그 후, 레디스트를 리프트 오프함으로써 높이가 1㎛정도, 지름이 수 백 nm인 아스펙트 비가 큰 필라를 형성할 수 있게 되었다. 이 필라를 600℃~800℃에서 결정화하면 직경 50nm의 결정립으로 구성된 BaTiO3필라가 되어 각각의 필라가 특징적인 굴절-전압곡선을 나타낸다는 것이 확인되었다.(加藤 一實) 
5. 프로세스 개발 : 나노크리스탈
최근 여러 가지 재료분야에서 나노사이즈 결정의 개발이 활발한데, 전자 세라믹스 분야에서는 휴대정보단말기의 소형화· 고기능화와 함께 적층 세라믹스 콘덴서(MLCC)의 미세화가 요구되고 있어, 종래법인 브레이크다운 방식으로는 얻을 수 없는 유전체 나노 결정이 필요하게 되었다.
이러한 요구에 대응하기 위해서 티탄산바륨 등의 나노 결정입자의 합성이 졸겔법에 의해 시도되며, 유전체로서의 물성의 탐구와 실용성이 검토되기 시작했다.
한편, 이전부터 나노사이즈 입자가 합성되던 산화아연·산화주석·산화티탄계 등의 세라믹스 반도체 재료에 관해서 최근에는 나노크리스탈의 형태 제어에 관련된 연구가 보고되고 있으며, 나노형태로는 특이한 반도체 물성에 주목하고 있다.  
로드·튜브·와이어·시트·프로펠러·테트라포드·머리빗 모양 등으로 상당히 광범위한 나노사이즈의 산화아연결정이 CVD·PVD·열증발법 등의 기상법에 의해 합성되고 있으며, 나노크리스탈에 의한 레이저 발진의 사례 등 응용면에 대한 연구도 진행되고 있다.
장치가 간편하며 에너지 부하가 적은 수열법·화학욕(化學浴)석출법 등의 액상법에 있어서도 전구체의 종류와 계면활성제 등의 유기분자의 첨가에 의한 산화아연 나노입자의 형태제어가 보고됨과 동시에 나노에서 마크로 레벨에 걸친 계층 구조를 형성하는 합성의 지침도 제시되었다. 단, 나노 스케일의 형태제어라는 점에서는 기상법과 비교하여 아직 검토의 여지가 남아 있다고 할 수 있다.
나노레벨의 산화티탄계 재료로서는 아나타제형뿐 아니라 액상법에 의한 루틸형 나노크리스탈의 합성 예가 제기되어 광촉매 등에 대한 응용이 시도되고 있다. 또 나노튜브·나노와이어·나노시트 등 여러 가지 형태의 티탄산이 합성되어 합성 메커니즘과 물성의 해명이 진행되고 있으며 또한 디바이스화를 위한 고차원적인 구조제어로 연구가 이행되고 있어 앞으로의 전개가 주목된다.
나노크리스탈과 관련된 연구에서는 극히 최근에도 나노스케일의 상자형 구조와 네트워크 구조가 보고되는 등, 새로운 형태와 구조의 발견과 개발이 줄을 잇고 있다. 앞으로 나노스케일에 있어 특이한 물성의 해명과 동시에 응용을 위한 연구가 급속히 확대될 가능성이 있어 큰 진전이 기대되는 분야이다. (今井 宏明)                                      (Ceramics Japan)

<본 사이트에는 사진과 표가 일부 생략되었습니다. 자세한 내용은 월간세라믹스를 참조바랍니다.>