Technology Brief

  첨단세라믹스  해외기술정보

첨가제로 세라믹스 강도 향상, 내부에 강한 결합력
東京大學의 幾原雄一 교수 연구팀은 세라믹스에 미량의 첨가제를 더하면 강도가 높아지는 메커니즘을 해명했다. 재료의 내부구조에 강한 결합력이 생김으로써 강도가 향상되는 것이다. 고기능의 세라믹스 개발에 도움이 될 것이라고 한다.
연구팀은 이트륨 원자를 넣은 산화알루미늄의 세라믹스 시료를 작성, 전자선으로 시료 속의 원자를 직접 관찰할 수 있는 원자 직시형 주사투과전자현미경을 사용하여 시료의 입자와 입자가 접한 부분을 관찰했다.
관찰결과를 근거로 슈퍼컴퓨터로 이론 계산한 결과, 이트륨 원자 주변에 큰 결합력이 생겨 세라믹스의 강도를 높이고 있다는 것을 알았다.
세라믹스에 미량의 첨가제를 넣으면 강도와 경도 등의 특성이 크게 달라진다는 것이 알려져 있지만, 그 메커니즘은 지금까지 알지 못했다. 이 메커니즘이 밝혀짐으로써 개발하고자 하는 세라믹스 재료에 맞추어 넣은 첨가제의 종류와 양을 이론적으로 정할 수 있게 된다.
재료 메이커 등은 현재 방대한 데이터를 바탕으로 기술자의 경험에 의존하여 첨가제를 선별, 강도 등을 높인 고기능 세라믹스를 개발하고 있다고 한다. (일경산업)
 
적외선센서 감도 6배 이상 높일 수 있는 소자 재료 개발
전기저항의 변동 폭 확대
大阪대학 산업과학연구소의 川合知二 교수 연구팀은 수상한 사람의 검문 등에 사용하는 적외선 센서의 감도를 종래의 6배 이상 높일 수 있는 새로운 소자 재료를 개발했다. 온도가 올라가면 전기저항이 상승하는 세라믹스를 이용, 종래에 비해 전기저항의 변동 폭을 넓혔다.
적외선 센서는 온도가 바뀌면 전기저항이 변화하는 소자를 사용, 인간이나 동물의 몸에서 방출되는 적외선(열선)에 의한 온도변화를 검출하는 시스템이다.
온도 1도 당의 저항의 변동 폭이 넓어지면 약간의 적외선을 검출할 수 있게 되어 인간이나 동물의 존재를 고감도로 검출할 수 있게 된다.
개발한 재료는 랜턴, 바륨과 산화망간의 화합물로 이 재료는 통상의 상태에서는 재료에 포함된 망간이온의 주위를 도는 전자의 자전(전자스핀)의 방향이 일정하기 때문에 전기가 자연스럽게 흐른다. 외부에서 열에너지가 가해지면 전자스핀의 방향이 제각각이 되기 때문에 잘 흐르지 않게 되어 전기저항이 상승한다.
섭씨 27도의 상온에서는 온도가 한 번 상승하면 전기저항이 6% 이상이나 상승한다고 한다. 종래의 적외선 센서로 온도변화를 검출하는 소자재료로서는 산화바나듐이 많았는데, 1회 당의 전기저항의 변동 폭이 2% 정도였다.
또 지금까지는 주위의 온도가 변화지 않더라도 저항이 변화하는 경우가 있어 검출 시의 노이즈의 원인이 되었다. 새 재료는 이런 문제도 해결했다. (일경산업)