전도성 세라믹 연구
Virginia Polytechnic 연구소에서는 탄소 나노튜브를 세라믹 재료와 결합하여 전기 전도성을 높이는 실험에 전력을 다하고 있다.
세라믹 부품을 만들기 위해서 연구진들은 세라믹 파우더와 탄소 나노튜브, 용매 분산제를 섞는다. 탄소 나노튜브와 입자간의 인력을 안정화 하기 위해 electrosteric 공정을 사용하고 캐스트를 굳게 하여 균일한 분산이 가능하게 하여 고체 재료를 형성한다. 이 공정의 장점중에 하나는 비싼 다이를 구입하지 않더라도 상당히 복잡한 형태를 포함한 다양한 형태를 만들 수 있다는 것이다.
연구진들은 다른 용액 시스템을 이용하여 물리적인 차이를 갖는 나노구조를 형성시키는 반응에 대한 메커니즘을 연구하고 다른 형태, 밀도 재료 특성을 얻을 수 있는 건조 공정과 주조 공정을 개발하려고 한다. 냉동 캐스트 공정은 나노 크기의 세라믹 화합물에 사용된 적이 없는 공정이다.
이들 재료에 대한 중요한 응용분야는 집적회로, 하드 디스크 드라이브와 회로 기판과 같은 예민한 부품의 안전 장치에 필요한 전자기 분산 유닛이 될 것으로 기대되고 있다.           (ACB)

‘유사 단결정´ 재료 개발
Rutgers의 재료 공학자들은 전자 장치에 사용할 수 있는 얇은 ‘유사 단결정’ 재료를 만드는 새롭고 쉬운 기술을 고안해냈다. 이 기술은 현재 사용되고 있는 길고 힘든 결정 성장 공정을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 그 뿐만 아니라 현재 공정으로 만들기 어려운 크기와 형태로도 만들 수 있을 것으로 보인다.
이 공정은 축이 다른 수천개의 미세 결정들을 꽉 조인 층으로 만드는 방법을 이용한다. 이렇게 얻어진 입자의 어레이는 용융 혼합물 즉, 용액에서부터 단결정을 형성하고 얇게 자르는데 필요한 시간과 비용 없이 기존의 방법으로 형성된 단결정 웨이퍼의 성능과 거의 비슷한 성능을 낸다.
유사 단결정 재료는 실제 단결정 재료에 근접한 물성을 갖지만, 세라믹 제조 공정을 사용하여 얻은 재료이기 때문에 경제적으로 합성하고 큰 사이즈와 대규모로 만들 수 있다.
대면적 생산을 위해서는 추가적인 작업이 필요하지만, 연구진은 독특한 형태와 물성을 갖도록 하는 것이 가능할 것이라고 말한다.
이 연구는 Naval 연구소와 방어 연구 프로젝트 연구소, 국제 과학 기금 그리고 뉴저지 위원회 과학기술부의 지원을 받았다.                  (ACB)

마이크로 SOFC 적층 개발
프로판 연료로 단일 챔버를 사용하여 고출력과 빠른 시작이 가능한 열적 자기-지속 마이크로 SOFC 적층이 캘리포니아 기술 연구소와 남 캘리포니아 대학, Northwestern 대학의 연구진에 의해 개발되었다. 적층의 음극 면적은 겨우 1.42cm2이지만 (1.0V에서) 전력 출력은 약 350mW에 달했다.
    (ACB)

내열세라믹 코팅제·접착제 발매
오데크(東京都 大田區, 사장 田中正造)는 미국의 알렘코프로덕트(뉴욕주)의 내열세라믹스 코팅제와 접착제를 발매했다. 코팅제 ‘세라마코트 503-VFG-C’는 알루미나를 주성분으로 하고 있으며, 내열 상한은 1760℃이다. 산화부식방지용으로서 소각로나 화학 플랜트에 대한 이용을 전망한다. 1파인트 들이(약 500밀리리터, 가격 3만 3600엔)와 1쿼터 들이(약 1리터, 동 5만 5650엔)등 2 종류가 있다. 접착제 ‘세라미본드 813A’는 알루미나와 실리카가 주성분으로 내열상한은 1650℃. 금속이나 내화벽돌도 강력하게 접착할 수 있어, 주조기에 철을 주입하는 턴디쉬노즐의 실링용으로 적합하다. 1파인트 들이(가격 2만 9400엔)와 1쿼터 들이(동 4만 9350엔)의 2종류가 있다.      (NK)

방전가공도 가능한 도전성 지르코니아
다층 카본나노튜브 분산으로 개발
大阪대학 산업과학연구소의 關野 . 徹 조교수, 新原晧一 명예교수(현, 長岡技科大 교수)등은 다층 카본나노튜브(MWCNT)를 첨가함으로써 도전성을 갖는 지르코니아 나노 컴포지트를 개발했다. CNT를 몇 체적% 첨가하여 저항률을 109에서 10-2Ωcm대(臺)까지 광범위하게 제어함과 동시에 파괴인성을 동시에 개선하는데 성공하여, 방전가공까지 가능케 하는 고차기능조화형 나노 컴포지트의 창제를 실현했다.
구조용 부재에 사용되는 지르코니아 등은 고강도, 고인성, 내마모성 등이 우수한 역학적 성질을 가진 반면, 대부분은 절연체이다. 이들 세라믹스에 도전성을 부여함으로써 정전대책이 필요한 기기부재에 대한 응용과 방전가공성의 부여에 의한 가공원가 저감화가 기대된다. 지금까지도 질화물이나 탄화물 등의 도전성 물질을 첨가한 복합재료가 개발되었는데, 종래에는 높은 도전성을 부여하기 위해 10에서 30vol%나 되는 도전성 물질을 첨가할 필요가 있어 세라믹스가 본래 가진 성질이 손상되는 경우가 있었다.
따라서 본 연구에서는 도전성 물질로서 MWCNT를 사용하여, 그 첨가량을 몇 %이하로 낮추면서 우수한 도전성과 역학적 성질을 공생시킨 정방정 지르코니아를 개발했다. 즉 적당한 분산제와 초음파 분산법을 병용함으로서 MWCNT를 균일하게 분산시킨 복합분말을 조정하고, 또 소결방법 및 그 조건을 최적화함으로써 MWCNT가 지르코니아 모상(母相) 속에 균일하게 분산된 나노 복합재료의 제작에 성공했다. 그 결과, 도전성을 발현할 수 있는 첨가량(임계 체적)을 0.39vol
%(중량비 0.13%)에서 0.7vol%(동 0.24%)정도로 현저하게 저감화하는데 성공하고, 그 저항률도 109Ωcm(CNT
0.3vol%)에서 8×10-2Ωcm(CNT 5.8
vol%)로 광범위하게 제어할 수 있다는 것을 확인했다. 또 본래 역학적으로도 특성이 우수한 CNT를 분산함으로써 파괴인성 값도 10% 정도 동시에 개선할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 또한 탄화규소 나노입자를 동시 분산함으로써 900MPa 이상의 파괴인성을 달성하는데도 성공했다.
이러한 CNT미량 첨가로 도전성을 부여한 지르코니아 나노 컴포지트는 반도체 제조 공정에서 사용되는 정전대책 세라믹스 부품에 대한 적용 등을 기대할 수 있고 동시에 일반적인 방전가공장치를 이용한 가공이 가능하다는 점에서, 이 나노 컴포지트 세라믹스의 광범위한 분야에서의 이용이 기대된다. 앞으로 더욱 특성을 개선하고 또한 關西 TLO(주)를 통해서 기술을전도해 나갈 예정이다.            (CJ)

새로운 발상의 세라믹 연구자 데이터베이스 시스템 개발에 성공
(社)日本파인세라믹스협회기술 시즈위원회(위원장  河本邦仁, 名古屋大 교수)에서는 세라믹스 연구자의 프로파일과 연구 성과 등(연구자 데이터)를 등록하는 전혀 새로운 타입의 데이터베이스 시스템을 개발했다. 종래의 이런 종류의 데이터베이스에서는 연구자로부터 데이터를 제공받아도 계속적으로 최신 데이터를 수집하는 구조가 없기 때문에 보통은 완성 후의 데이터 갱신이 곤란하여, 데이터베이스의 완성 직후부터 진부화가 시작되어 버렸다. 또 데이터를 제공하는 연구자의 입장에서 보면 여러 조직으로부터 데이터의 제공의 요구가 있어 번잡했다.
개발한 시스템은 많은 특징을 가지고 있다. 가장 중요한 특징은 연구자 데이터를 자신의 홈페이지에 두고 자기소개 페이지로 활용하며, 이 데이터를 일상적으로 관리할 수 있다는데 있다. 그때, 개인정보보호의 관점에서 연구자 데이터로 등록할 항목은 연구자 자신의 판단으로 결정한다. 연구자 데이터를 표시할 때에 스타일 루트라고 하는 파일을 선택함으로써 표시 디자인을 변경할 수 있다. 인터넷을 이용한 데이터 발신이 연구자로서의 필수조건이 되고 있는 현재, 자신의 홈페이지에서 항상 최신 정보를 발신하는 일은 중요하다. 그런데 지금까지 실시했던 테스트에서 많은 연구자가 자신의 홈페이지를 자유롭게 갱신할 수 있고 혹은 홈페이지 자체를 가지고 있지 않은 경우가 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 이 시스템에서는 연구자 데이터를 공개하기 위한 장소를 제공하는 시스템(렌탈 서버 기능)도 가지고 있다.
이 시스템이 가진 로봇 기능은 각 연구자 데이터를 정기적으로 자동 수집하여 시스템에 연구자 데이터베이스로서 격납한다. 연구자 데이터는 XML이라고 하는 데이터 형식으로 기술되며, 데이터의 종류를 명시한 태그(항목명)와 데이터가 쌍을 이루는 데이터 구조로 되어 있다. 데이터 구조는 공개되며, 데이터 항목의 추가, 재검토를 자유롭게 함으로써 연구자가 데이터를 갱신하면 그 데이터 항목을 반영할 수 있다. 이렇게 하면, 연구자의 부담을 줄여서 새로운 데이터베이스의 구축도 가능하게 된다. 그때 관계기관이 협조하여 데이터 구조를 통합함으로써 다른 분야 연구자의 데이터베이스와 협조·상호 연결된 지구규모의 데이터베이스 구축도 가능하게 된다. 이 시스템에서는 지금까지 기술한 항목명과 데이터가 쌍을 이루며, 검색정도가 보다 높은 연구자의 데이터에 더해져 연구자의 연구내용을 소개한 일반적인 홈페이지인 URL을 등록할 수 있고, 여기에 포함된 모든 데이터에 대한 전문 검색이 가능하게 되어 있다.
이 시스템의 작동은 기밀에 관한 부분을 제외하고 자동화되어 낮은 관리비용으로 최신의 연구자 데이터베이스의 구축을 가능케 한다.
9월 1일부터 세라믹스 연구자 모두의 협력을 얻어 데이터 수집과 데이터베이스 구축을 실시하고 있다.     (CJ)

지르코니아 입자 세계최소 3나노를 양산화
住友大阪시멘트(주)(東京都 千代田區, 이사장 : 小田切康幸)는 올 4월에 공업규모로서는 세계 최초가 되는 입자지름 3nm의 결정질(정방정)지르코니아 입자의 양산화 기술을 확립했다.
개발품은 시판되고 있는 지르코니아 입자와 비교해서 40분의 1에서 50분의 1이하의 입자 지름을 달성한 것으로, 동시에 고분산 기술을 확립했다. 이 싱글 나노입자를 사용한 분산액은 2차 입자에서도 입경이 10nm정도이기 때문에 이 회사 종래품에 비해 빛의 산란이 대폭 억제(가시광선 파장의 약 100분의 1)되어, 투명도가 비약적으로 높아졌다는 것이 특징으로, 지금까지의 고투명성이 요구되는 반사방지막과 같은 기능성 박막용도와 함께, 각종 투명 플라스틱·수지재료로 분산시킴으로써 재료의 기계적 특성, 열적 특성, 전기적 특성, 광학적 특성의 제어·향상을 꾀할 수 있으리라 기대되고 있다. 지르코니아는 굴절률이 2.19로 비교적 크며, 열전도율은 0.007
cal/㎝·s·℃로 세라믹 재료로서는 작기 때문에 유기재료와의 콤비네이션에 의한 특성을 제어할 수 있는 필러로서 신규 기능제품의 개발로 이어질 것이라고 기대되고 있다.
이 회사에서는 다양한 유기재료와의 콤비네이션을 도모하기 위하여 종래의 수계(水系)와 함께 알코올, 톨루엔, 케톤과 같은 유기용제를 비롯하여 아크릴모노마를 용매로 한 분산기술의 개발에도 성공, 벌크 재료와의 복합화를 적극적으로 추진하고 있고, 산업용 렌즈나 발광 다이오드(LED)봉지(封止)재료와 같은 높은 광투과성이 요구되는 신규용도 분야에 대한 전개를 전망하고 있다.
이번에 지르코니아 3nm의 양산기술을 확립한 것을 계기로, 앞으로 지르코니아 이외의 물질에 대해서 이 기술을 적용해 나갈 것이다.        (CJ)

탄화규소 기판 사용, 파워트랜지스터 전력손실 낮추는 기술 개발
산업기술종합연구소는 가전제품이나 자동차 등 대전류를 취급하는 파워트랜지스터 동작 시의 전력손실을 5분의 1로 낮추는 기술을 개발했다. 실리콘 기판 대신에 탄화규소 기판을 사용, 공정을 개량함으로써 동작 중의 발열을 대폭 낮추었다.
에어콘이나 전자조리기 등의 소비자 전력화에 도움이 되는 것으로 지구온난화 가스인 이산화탄소의 배출삭감을 기대할 수 있다.
탄화규소 기판은 고전압을 견딜 수 있으며, 열을 잘 전달하고 내열성이 우수하기 때문에 실리콘 기판을 대신하는 파워트랜지스터 소재로서 유망시되고 있는데, 지금까지의 시작 소자는 기대만큼의 성능에 미치지 못했다. 소자표면에 미세한 요철이 있고, 이것이 원인이 되어 전자가 잘 움직이지 못하게 되어 전기저항이 높아진 결과, 전력손실을 초래했다.
연구팀은 제조에 에피탁셜 성장이라는 방법을 채용함으로써 표면을 평평하게 하여 전력손실의 대폭 절감을 실현했다. 이번에 시작한 소자는 1100볼트에 견딜 수 있고, 전기저항은 4.3밀리옴 평방센티로, 실리콘 기판을 사용한 현행의 파워트랜지스터의 5분의 1이 되었다. 종래의 탄화규소를 사용한 소자와 비교해도 전력손실은 40% 정도 낮다.
시작 소자는 가전제품을 이용하는데 요구되는 수준은 만족시켰지만 자동차 탑재에는 내고전압성(耐高電壓性)의 면에 문제가 있다.
연구팀은 신뢰성도 포함한 성능향상에 몰두하고 있다.     (일경산업)