IBM - 다중데이터 저장기술이 적용된 상변화메모리 개발
IBM은 보도자료를 통해 상변화메모리(Phase Change Memory) 분야의 두 가지 기술적 장벽을 극복하는 기술을 개발했다고 발표했다.
그 첫 번째는 하나의 메모리 셀에 두 개 이상의 데이터를 저장하는 다중 데이터 저장기술이며 두 번째는 상변화메모리물질(PCMM : Phase Change Memory Material)의 내구성 증대 기술이다. 상변화 메모리에서 저장장치 역할을 하는 PCCM의 상변화 정도는 전기 또는 광학신호의 크기에 비례하며 상변화는 PCMM의 저항을 변화를 유발한다.
 IBM의 연구팀은 PCCM의 저항변화가 상변화 정도에 비례함을 이용하여 하나의 메모리 셀에 두 개 이상의 데이터를 저장하는데 성공했다.
상변화메모리의 다중 데이터 저장에 대한 가능성은 이미 오래전부터 대두되어 왔지만 PCMM의 열화와 이에 따른 PCMM의 저항 변화현상 때문에 다양한 연구기관에서의 활발한 연구에도 불구하고 이전까지 어떤 연구팀도 상변화메모리의 다중 데이터 저장기술 개발에 성공하지 못했다.
하지만 IBM은 PCCM의 저항변화를 감지하여 변화된 저항에 맞춰 메모리 셀에 전압을 가하는 기술인 ‘Advanced Modulation Coding Technology’를 이용하여 상변화메모리의 다중데이터 저장에 성공했다. IBM의 연구팀에 따르면 그들이 제작한 다중 데이터저장 메모리는 20만개의 메모리 셀로 구성되어 있으며 5개월 이상 문제없이 작동하고 있다고 한다. IBM은 PCCM이 어떤 조성을 가진 물질인지는 설명하지 않았다. ACB

실리콘 산화물/알루미늄 구조를 이용한 질화물 LED 광출력 향상
대만 국립 쳉궁(Cheng-Kung) 대학과 군샨(Kun-Shan) 대학은 광출력을 향상시키기 위해 질화물 반도체 LED의 p-전극 아래 실리콘 산화물/알루미늄 구조를 이용하였다. [Chun-Fu Tsai et al, Semicond. Sci. Technol., vol26, p095013, 2011] 이 실리콘 산화물은 액티브 영역 구조의 더 넓은 영역에 걸쳐 p-전극으로부터 전류를 퍼트리고 알루미늄은 사파이어 쪽으로 광추출되며 p-전극에 의해 흡수되는 광을 반사하는 반사층으로 작용했다.
어떤 구조도 없는 비교 시편, SiO2 전류 블록킹/스프레딩(block-ing/spreading) 구조(일반적인 블록킹)을 가진 시편, SiO2/알루미늄 구조(반사 블록킹)를 가진 시편 등 세가지 소자들이 제조되었다. 20mA 주입 전류에서, 광출력은 비교 시편의 경우, 6.44mW, 일반적인 블록킹의 경우, 7.45mW, 반사 블록킹 소자의 경우, 8.1mW였다. 이 결과는 일반적인 블록킹 LED의 경우, 비교 시편에 비해 15.7%, 반사 블록킹 소자의 경우는 25.8%가 향상된 것이다. 20mA 이상에서는 블록킹 소자는 비교 시편에 비해 향상된 성능을 계속 보였다. (그림1)

CBL 구조들의 측면 개략도들

절연체인 사파이어 기판 상에 성장된 질화물 LED들은 일반적으로 소자의 질화물 측면 상에 p- 와 n-전극을 가진다. 이 전극들은 이 구조에서 발생하는 광을 추출하는데 간섭을 받는 경향이 많다. 그러나, 광추출을 향상하기 위해 전극들을 제거하면, LED의 특정 영역들(예를 들어, p-전극)을 통해 흐르는 전류 밀도가 증가한다. 불행히도, 높은 전류 밀도는 효율이 고전류에서 크게 드룹(droop)할 수 있는 질화물 LED의 특별한 문제를 야기한다. 또한, p-전극 아래에 직접 발생한 광은 p-전극에 의해 더 많이 흡수될 수 있다.
질화물 반도체 에피텍셜 구조들(그림2)은 트리메틸-금속과 암모니아 소스들을 가진 회전 디스크 반응기 내 금소-유기 화학 증착법 (MOCVD)를 이용하여 c-면 (0001) 사파이어 상에 성장됐다. 실리콘/n-형과 마그네슘/p-형 도핑은 각각 실란과 비스사이클로펜타디에닐-마그네슘을 이용했다. 실험을 위한 다른 블록킹 디자인을 제작하기 전에 LED의 메사(mesa) 구조는 리쏘그라피를 이용하여 패턴을 만들고 유도 결합 플라즈마 식각을 이용하여 식각했다.
일반 블록킹 시편 (그림3)은 플라즈마로 향상된 CVD을 이용하여 증착되고 포토리쏘그라피와 버퍼된 산화 식각 용액으로 패턴하고 습식각된 실리콘 산화물로 구성됐다. 새로운 반사 블록킹 시편은 430×480nm 청색광 영역에서 91%의 반사도를 가진 알루미늄을 부가했다.
250μm×580μm LED들은 전류-블록킹 구조들과 크로뮴/백금/금 금속 p-/n-접촉 패드들 상에 인듐 주석 산화물(ITO)의 250nm 투명 전도 층들을 가지고 완성했다. 이 LED들은 전류-블록킹과 반사 구조들에 의한 향상을 확보하기 위해 기판 상에 성장된 에피텍셜 물질로 모두 제조했다.
세 소자들의 전계발광 피크들은 18nm 반치폭(FWHM)을 가지는 454-455nm 근처에서 발생했다. 피크들의 높이들은 비교 시편, 일반 블록킹, 반사 블록킹 순으로 커졌다.
빔-프로파일(Beam-profile)/근접장 이미지들은 전류-블록킹 구조들의 효과가 광발생이 더 효과적인 수준으로 액티브 영역 내에서 전류밀도가 줄어드는 전류 주입을 퍼지게 하는 것이라는 것을 보였다. 이 소자들의 역전압 특성은 전류-블록킹 구조를 가지고 향상되었다. 5V에서 역전류는 비교 시편, 일반 블록킹, 반사 블록킹 소자들이 각각 33.2nA, 20.7nA, 29.3nA였다. 연구원들은 이러한 향상이 실리콘 산화물 블록킹 층의 표면 결합들에 대한 감소 효과에 의한 것으로 믿고 있다. 반사 블록킹의 경우, 실리콘 산화물이 더 적은 p-GaN 접촉을 가진다.
20mA에서 블록킹 소자들의 순전압들(두 경우 모두 3,7V)은 비교 시편(3.6V)에 비해 약간 더 높다. 이 결과는 p-GaN과 투명 전도 인듐 주석 산화물 전극 사이 더 작은 접촉 면적으로 발생한 더 큰 시리즈 저항 때문이다. 또한, 비교 시편은 퍼짐이 작기 때문에 더 짧은 평균 전도 경로를 가진다. GTB

University of Exter 연구팀
뉴런과 같이 동작하는 상변화메모리 개발
영국 University of Exeter의 David Wright가 이끄는 연구팀은 인간의 두뇌와 같이 데이터의 저장과 프로세싱을 함께 할 수 있는 상변화메모리를 개발했다고 한다. Exeter의 연구팀은 그들이 제작한 상변화메모리를 이용하여 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 연산을 수행하였다. David Wright 연구팀의 관련연구결과는 Advanced Materials에 대제되었다.(doi: 10.1002/adma.201101060) 연구팀의 리더인 Wright는 The Engineer와의 인터뷰를 통해 그의 연구팀이 개발한 “연산과 저장을 동시에 할 수 있는 상변화메모리가 네트워크에 연결될 수 있으며 이를 통해 완전히 새로운 컴퓨팅 시대를 열 수 있을 것”이라고 이야기 했다. ACB

리튬-이온 배터리를 위한 진보된 전극
리튬-이온 배터리는 리튬-이온 배터리의 전극들이 더 많은 전하를 저장한다면 장시간 동안 지속될 수 있을 것이다. 한국의 연구원들은 배터리 내에 사용되는 일반적인 그라파이트보다 3배 더 많은 전하를 저장할 수 있는 새로운 형태의 음극을 개발했다.
새로운 음극은 게르마늄 나노 튜브로 만들어졌다. 이러한 새로운 음극은 이전에 보고된 실리콘 음극에 비해 5배 더 빨리 충전되고 방전된다. 그리고, 새로운 음극은 2배 이상 충전 주기에 견딜 수 있으며, 제조하기 더 쉽다. 한국 울산 국립 과학 연구원 소속 조재필 연구원은 새로운 음극의 400 주기 수명은 그라파이트와 같으며 휴대 전자 소자 배터리로서 충분히 길다고 말했다. 이러한 음극은 리튬-이온 전지의 실용적인 요구 조건을 충족하고 있다.
이 연구는 세비 볼트 (Chevy Volt)에서 사용된 리튬-이온 배터리를 제조하는 LG 화학의 연구원들과 함께 공동 연구하였다. 연구 결과들은 Angewandte Chemie 지에 게재되었다. 또한, 연구원들은 실리콘 나노 튜브 음극에 대해 연구를 하고 있다. 진전된 결과들은 고용량 배터리의 더 좋은 음극 물질들을 개발하기 위한 LG 화학의 연구 결과들의 일부분이다. 그리고, LG 화학은 리튬-이온 배터리 양극을 위해 실리콘과 게르마늄 물질들 모두를 이용한 돌파구 기술을 찾고 있다.
리튬-이온 배터리를 충전하고 방전하는 것은 음극의 내부와 외부로 리튬 이온들을 움직하게 하는 것이 포함된다. 더 많은 리튬이 전극에 저장될수록, 더 많은 에너지가 배터리 내에 저장될 수 있다. 실리콘과 게르마늄은 이론상 같은 무게의 그라파이트보다 약 10 내지 4 배 더 저장할 수 있다. 지금까지 실리콘은 값싸지만, 결정질 실리콘이 반복적인 팽창 및 수축에 부서지기 때문에 음극에서 주된 결함 물질이 되어왔다.
나노 구조 물질은 부피 내 변화에 따른 변형들을 더 잘 견딘다. 그래서, 연구원팀은 실리콘 나노 와이어, 나노 튜브 및 다공성 나노 입자들로 음극을 만들고 있다. 이들 중에서 나노 튜브들이 최고의 충전 용량을 가진다. 실리콘 나 노튜브 음극의 약점은 낮은 주기 수명이다. 실리콘 나노 튜브는 일반적으로 약 200주기 동안 그들의 용량을 유지한다. 게르마늄 나노 튜브는 더 길게 유지할 뿐만 아니라, 충전 및 방전이 더 빠르다. 이것은 리튬 이온들이 더 빠르게 게르마늄을 통해 확산되기 때문이다.
스타트업(startup) 암프리우스 (Amprius)가 실리콘 나노와이어 음극을 이용하여 배터리를 상용화하고 있는 이 쿠이 (Yi Cui) 스탠포드 대학 재료 과학 교수는 주기 수명이 실용적인 음극을 만드는데 중요한 매개변수들 중 하나이고, 초기 실험으로서 이 결과는 매우 흥미롭지만 게르마늄의 비싼 가격이 큰 제약이라고 말했다.
조 연구원은 게르마늄 음극에 대한 높은 관심이 물질 가격을 충분히 낮출 수 있을 것이라고 믿고 있다. 게르마늄은 풍부한 원소이고 현재 가격은 수요 부족에 의해 유지되고 있다. 실제로, 배터리에서 게르마늄을 이용하는 면에서의 문제는 가격이지만, 일단 큰 배터리 제조사들이 음극의 대체 물질로 이용한다면 가격은 떨어질 것이라고 한다.
연구원들은 5시간 동안 700도씨에서 안티모니가 코팅된 게르마늄 나노 와이어를 열처리함으로써 나노 튜브를 만들었다. 게르마늄 원자들은 40 나노 미터 두께의 벽을 가지고 바깥으로 확산하고 구멍이 있는 나노 튜브를 형성한다. 이 공정은 대량 생산하는데 쉬울 뿐만 아니라, 실리콘을 이용한 공정이 가능할 것으로 여겨진다. 실리콘과 다른 나노 튜브들을 합성하는데 일반적으로 이용된 방법들과 달리, 이 방법은 높은 수율과 균일한 나노 튜브들을 제조한다.
조 연구원은 다공성 실리콘 나노 입자 음극에 대해 LG 화학과 다른 한국 회사들과 함께 공동연구를 계속하고 있다. 그 동안, 쿠이 교수와 다른 그룹들은 음극보다 훨씬 더 낮은 에너지 밀도를 가지고 배터리 전체 충전 용량을 제한하는 양극에 대한 다양한 새로운 물질들을 조사하고 있다. GTB

[그림] 리튬-이온 배터리의 음극 내 이용된 새로운 기술로 제조된 게르마늄 나노튜브가 배터리 전하 용량을 증가 시키고 충전시간을 단축시켜 줄 수 있다.

내열.절연성 양립
CIGS태양전지용 富士필름이 기판
富士필름은 CIGS(구리?인듐?갈륨?셀렌)태양전지용으로 500℃ 이상의 내열성과 절연성을 양립한 플렉시블 기판을 개발했다. 종래 기판에 비해 변환효율의 향상과 제조공정의 저가화를 기대할 수 있다. 産業技術總合硏究所와 시작한 모듈로 실용레벨이라고 알려진 변환효율 15%를 달성했다. 앞으로 실용화를 위해 고기능화와 생산성 향상의 연구를 추진한다. 또 기판의 샘플 공급의 요구에도 대응한다.
신개발 기판은 표면에 절연층을 형성한 알루미늄과 스테인리스의 합판. 중량은 1평방미터 당 0.5킬로그램. 알루미늄을 산화하여 절연층을 만들기 때문에 계면밀착성이 높다. 선팽창계수는 광전(光電)변환층과 가까워 제조 시의 뒤틀림 발생을 억제할 수 있다.
産總硏과 공동으로 새로 개발한 기판 위에 16개의 셀을 직렬 접속한 서브모듈을 시작했다. 수광 면적 약 70평방센티미터에서 변환효율은 15.0%였다 광전 변환층에 대한 나트륨 공급을 위해 기판 위에 얇은 규산염 유리층을 형성했다. 유리 기판에 비해 전지의 중량을 반 이하로 낮출 수 있다. 일간공업

PCMM의 상변화방식 제어를 이용한
상변화메모리 소비전력 감소기술
Nature Nanotechnology의 최신호에는 PCMM의 상변화 방식의 제어를 통해 PCMM의 소비전력을 감소시키는 기술에 관한 논문이 개제되었다. (Simpson, et al., doi: 10.1038/n nano. 2011.96) 논문에 따르면 상변화메모리의 동작 시 발생하는 PCCM의 상변화가 1차원으로만 진행될 경우 PCCM의 무질서도가 현저히 감소되기 때문에 상변화에 필요한 에너지를 감소시킬 수 있다고 한다. 논문에 소개된 상변화메모리는 계면부근의 PCMM의 상변화만을 이용하는 구조를 가지며 따라서 상변화에 필요한 전류가 일반적인 상변화메모리에 비해 현저히 작을 뿐 아니라 발생되는 열 또한 적어 일반적인 상변화메모리에 보다 긴 수명과 빠른 속도를 가지게 된다고 한다. ACB

유리와 비슷한 내구(耐久)코팅제
DIC 표면보호 필름용
태양전지, 무게 반감
DIC는 수지필름의 열이나 비에 대한 내후성을 유리와 비슷한 정도로 높일 수 있는 코팅제를 개발했다. 내후성이 있는 유리 성분과 열을 가하지 않아도 필름과 밀착하는 수지성분을 조합시켰다. 태양전지의 표면 보호필름으로 사용하면 유리를 사용하는 것보다 전지가 50~60% 가벼워져 용도확대로 이어질 것으로 전망한다. 이미 샘플 출하를 개시, 2012년 1/3분기에 10억 엔, 2015년에 100억 엔의 매상을 목표로 한다.
새로 개발된 「멀티 펑션 글라스레딘(MFG)」는 내후성이 높은 유리 성분인 무기 폴리시록산과 투명성이 높은 유기 아크릴 수지 분자를 결합시켰다. “하이브리드”타입의 코팅제이다.
DIC는 독자 기술로 아크릴 수지의 생산 공정에서 폴리시록산을 화학 반응시켜 이 수지와 결합시킨다. 아크릴수지 분자에 특수한 가공을 하여 바른 후에 자외선을 쏘이면 몇 초 ~ 몇십 초만에 딱딱해지는 기능을 갖게 했다.
제조공정에서 열을 가할 필요가 없어 수지 필름에 대해 변형 등을 우려하지 않고 바를 수 있다. 종래의 자외선 경화수지는 내후성이 낮아 2~3년 만에 누렇게 변색되기 쉽다고 알려져 터치패널 등에 이용하는 것이 주였다.
폴리에틸렌 텔레프타레이트(PET) 필름 등에 발라 태양전지 표면을 보호하는 시트 등의 용도를 전망한다. 현재, 태양전지의 표면보호재는 유리가 주류. 필름으로 바꾸게 되면, 전지가 가벼워지며 또한 구부릴 수 있는 등 새로운 기능을 추가할 수 있다. 가벼워지면 내진성의 측면에서도 주택 등에 대한 시공이 한결 수월해진다.
필름형 보호재는 불소수지가 일부에서 사용되며, 현재의 시장규모는 연간 150억 엔 정도라고 알려져 있다. 새 코팅재라면 범용적인 PET필름을 사용할 수 있다는 점도 있어 양산이 궤도에 오르게 되면 원가를 유리와 거의 같은 정도로 낮출 수 있을 가능성이 높다. DIC는 2015년에 필름형 보호재 시장이 400억 ~ 500억 엔으로 신장되리라 보고 신제품으로 수요를 확보해 나갈 계획이다.
생산은 아크릴 수지를 생산하고 있는 堺공장(大阪府 高石市)나 千葉공장(千葉縣市 原市)에서 한다. 새로운 설비투자는 필요치 않다고 한다. DIC는 태양전지 부재 이외에 자동차 유리에 사용할 수 있는 수지 코팅재로서도 수요가 있으리라 보고 있다. 일경산업

東レ, 희소금속을 은으로 대체
터치 패널용, 저가에
스마트폰(고기능 휴대전화)의 대두로 친근한 존재가 된 터치패널. 그 주요 부재인 투명 도전성 필름에서, 東レ가 종래 제품과는 한 획을 긋는 신제품을 개발했다. 은으로 만든 미세한와이어를 그물 모양으로 둘러친 특수한 구조를 가져, 높은 투명성과 저가를 양립했다. 레어메탈(희소금속)을 사용하지 않는다는 것도 주목할 포인트이다.
「오랜 세월의 연구 끝에 드디어 개발한 재료이다」. 東レ 자회사인 東レ필름가공(東京 . 中央)에서 신규사업개발추진실장을 맡은 中本治郞씨는 신형 도전성 필름에 대해 감개무량하게 말한다.
도전성 필름은 정전기 용량의 변화를 감지하여 손끝이 닿은 위치를 특정하는 역할을 한다. 도전층에 산화인듐주석(ITO)을 사용하는 것이 주류. 단 그대로 사용하면 전기가 통하는 전극부분이 훤히 드러나 보이므로 종래는 빛을 조정하는 특수한 층을 두어 전극부분이 보이지 않도록 했다. 이 공정에서 가격인 껑충 뛰어오른다는 것이 고민거리였다.
東レ는 필름 가공의 원가를 낮추고 필름의 투명성을 높이는 “정공법”이 아니라 또 다른 방법으로 발상을 전환했다. 이 회사가 자랑하는 범용수지 폴리에틸렌테라프타레이트(PET)필름에 ITO를 사용하지 않고 전기가 통하는 성질을 갖게 하여 투명도전성 필름으로 마무리한다는 접근법이다.
도전성을 갖게 할 “조미료”로서 주목한 것이 「은나노와이어」이다. 은으로 된 나노미터 단위의 철사를 그물망 모양으로 둘러친 층과, PET필름을 서로 겹쳐놓았다. 이 소재는 2006년부터 공동연구에 들어간 미국의 전자재료 벤처, 컴브리오스 테크놀로지즈(캘리포니아주)가 개발했다.
은나노와이어가 전기를 통하는 역할을 담당한다. 극세이므로 육안으로는 보이지 않아 필름의 투명성을 유지하기 쉬워진다. 빛의 투과율은 빛 조정층을 가진 종래의 ITO필름과 동등한 90%를 확보. 도전성능을 나타내는 「표면저항치」도 터치패널용에 요구되는 수준을 달성했다.
단순히 은나노와이어층과 PET필름을 겹친 것만으로는 성능을 발휘하지 못한다. 자세한 기술을 밝히지 않았지만 나노테크놀로지를 구사하여 고정도로 층의 두께 등을 제어한 것이 실현의 포인트라고 한다.
은 자체는 고가의 금속이지만 제조방법이 간편하기 때문에 전체적으로 보면 「ITO필름보다도 제조 원가는 낮다」.(中本실장). ITO필름을 만들 때에 필요한 진공으로 만드는 공정을 생략할 수 있기 때문에 양산성에서 유리하기 때문이다. 전 세계적으로 격전을 벌이고 있는 희소금속인 인듐을 사용하지 않는다는 것도 매력의 하나이다.
신형 필름이 파고들고자 하는 것은 미국 애플의 「iPhone」등이 채용하는 「정전용량방식」의 터치 패널. 하면이 깨끗하며 조작성이 우수하다는 특징을 가져, 종래의 자동차 내비게이션 시스템 등에서 사용되고 있는 「저항막방식」 대신에 주류가 될 것으로 보이는 방식이다.
월 10만 평방미터의 생산이 가능한 설비를 福島사업소(福島縣 鏡石町)에 마련하였다. 기존에 올 하반기(2011년 10월 ~ 12년 3월)에 발매할 스마트폰의 디스플레이에도 채용이 내정되었다. 東レ는 다기능 단말 「iPad」와 같은 타블렛 단말에 대한 탑재도 겨냥하고 있다. 2015년도에 20억 ~ 30억 엔이라는 매상 목표의 달성을 위해 폭넓은 채용을 권유해 나갈 생각이다.
▶투명도전성 필름 전기가 통과하는 성질을 가진 필름으로 투명성이나 도전성 이외에 내구성과 편리한 가공성, 유연성 등이 요구된다. 인쇄기술을 사용하여 제조 원가를 낮추거나 은 등 다른 소재를 사용하거나 하여 대체품을 만들어내는 연구가 활발. 태양전지나 유기 일렉트로 루미네센스(EL)에 대한 응용연구도 추진한다. 일경산업

변성 나노복합체의 개발
자기적으로 특성을 변화시킬 수 있는 재료가 독일 헬름홀츠 젠트럼(Helmholtz-Zentrum Geesthacht) 바이오재료 개발연구소의 연구팀에 의해 개발되었다. 세 가지 형태를 갖는 고분자는 열을 가할 때 두 가지의 명백한 모양 변화를 보이며, 이것은 특수한 열기계적(thermomechanical) 처리를 통해 미리 프로그램 함으로써 형태 변화를 일으킬 수 있다. 일단 가열되면 물질은 미리 정해진 스위칭 온도에서 변화를 일으켜, 현재의 모양에서 첫 번째 기억된 형태로 변화하며 다시 두 번째 기억된 형태로 변화한다. 서로 다른 강도의 자기장에 노출시킴으로써 이와 같은 복합체의 스위칭 온도(switching temperature)는 원하는 바 대로 조절할 수 있다.
이 독특한 세 가지 형태를 갖는 나노복합체(Triple-Shape Nano-composite)는 고분자 매트릭스와 두 가지 다른 결정성 고분자 체인 세그먼트(segment)로 구성되어 있으며, 이것은 화학적으로 결합되어 있고 산화철 나노입자에 내장되어 있다. 각 결정성 세그먼트 부분은 한 가지 특정한 형상을 기억할 수 있다. 자기 입자는 약한 자기장을 부가함으로써 가열되며, 부가적인 가열원으로써의 역할을 하게 된다. 이 에너지에 대한 기여도가 높아질수록, 형태 변화가 발생하는 환경의 온도를 낮출 수 있다.
나노복합체의 스위칭 온도의 조절기능은, 환경온도의 증가에 의해 직접적 가열과 내장된 산화철 입자가 교번자장(alternating magnetic field)에 노출됨에 따른 간접적 가열의 조합에 기반을 두고 있다. 오직 이 두 가지 다른 가열원의 조합만이 스위칭 온도를 의도대로 조절할 수 있으며, 스위칭 온도를 형상 변화가 발생하는 환경온도로 정의한다.
약한 자기장에 의한 스위칭 온도를 감소시킴으로써, 이전에는 환경 가열에만 의존하는 세 가지 형태의 효과를 이용하는데 적용할 수 없었던 분야로의 적용을 가능하게 할 것으로 기대된다. GTB

열화학 리소그래피를 이용한 강유전체 패터닝 기술개발
Gorgia Tech의 교수인 Nazanin Bassiri-Gharb는 뉴스릴리스를 통해 “우리는 강유전체를 어떠한 모양으로도 만들 수 있는 기술을 개발했으며 이 기술을 이용할 경우 강유전특성이 필요한 어떠한 곳이든 강유전체 패턴을 만들 수 있으며 심지어는 플렉서블한 기판에도 강유전체를 입히고 패터닝 할 수 있다.”고 이야기 했다. Gorgia Tech의 기계공학부 교수이자 연구팀의 리더인 Bassiri-Gharb은 가열된 AFM 팁을 이용한 열화학 리소그래피를 이용하여 플랙서블한 기판위에 나노스케일의 강유전체 패턴을 만드는 방법에 대해 연구하고 있다. Bassiri-Gharb의 연구팀은 티탄산납(Lead Titanate)과 PZT(Lead Zirconate Titanate)나노구조물을 폴리이미드, 유리, 및 실리콘 기판에 형성시키는데 성공했다고 한다. 연구팀의 연구결과는 Advanced materials의 최신호에 개제되었다.(doi: 10.1002/adma.201101991) Gorgia Tech의 뉴스릴리스에 따르면 Bassiri-Gharb의 연구팀은 그들이 개발한 플랙서블 강유전체 패터닝 기술을 이용하여 압전효과를 이용한 에너지 발생장치, 각종센서, 마이크로 캔틸레버 등의 개발에 널리 활용될 것으로 기대하고 있다고 한다. ACB

리튬전지 도전재
三菱매터리얼과 제조판매
공동사업화 검토
三菱매터리얼과 電氣化學工業은 리튬이온 2차전지용 도전재료 등의 연구개발과 판매에 대해 공동사업화를 검토하고 있다고 발표했다. 三菱매터리얼은 카본나노 파이버(CNF)의 합성기술을 갖고 있다. 이번에 이 기술을 응용한 2차 전지 부재를 판매하기 위해 2차전지용 고순도 도전성 소재 사업을 전개하는 電氣化學工業과 손잡기로 했다.
앞으로는 電氣化學工業의 靑梅공장에 이 CNF의 실험 플랜트를 설치할 계획. 두 회사는 2차 가공품이나 복합화 제품에 관한 연구와 2차 전지나 캐퍼시터 등의 시장을 개척해 나간다. 일간공업

상당히 높은 열전도율을 가진 질화규소 세라믹
- 파워 디바이스용 회로기판에의 전개에 기대 -
일본 독립행정법인 산업기술종합연구소(AIST, Advanced In-dustrial Science and Technology) 선진제조프로세스연구부문의 엔지니어링 세라믹연구팀은 전기화학공업주식회사 및 일본 화인세라믹주식회사와 공동으로 질화규소(Si3N4) 세라믹의 열전도율을 종래품과 비교하여 비약적으로 높임으로써 고열전도율, 고강도, 고인성을 골고루 갖춘 세라믹을 개발하였다.
절연체 세라믹 중에서는 열이 결정 격자의 진동에 의해 전달된다. 때문에 결정 중의 격자 결함(공극, 이종원소의 치환 등)이 있으면 포논(phonon)이 산란되어 열전도율이 현저하게 저하된다. 다이아몬드(이론 열전도율: 2,000W/mk) 및 질화알루미늄(이론 열전도율: 320W/mk)과 같이 원자간 결합이 강하고 가벼운 원소로 구성된 대칭성이 높은 결정은 포논이 전달되기 쉬워 높은 열전도율을 가진다. 마찬가지로, 순수한 질화규소 결정의 열전도율은 200W/mk를 넘을 것으로 예상되고 있다.
질화규소는 그 자체는 소결이 어려운 난소결재료로서 알려져 있다. 종래의 제조기술에서는 질화규소 분말을 원료로 하여 소결보조제로서 주로 산화이트륨(Y2O3) 등 희토류 산화물을 첨가하고, 고온에서 소결하여 기둥형태의 입자로 발달한 세라믹이 제조되었다. 그러나, 시판의 고순도 질화규소 분말에는 입자표면의 산화에 의해 약 1중량% 정도의 산소가 불순물로 포함되어 있다. 이 불순물 산소가 소결과정에서 질화규소 결정내부에도 이동, 고용(固溶)되어 포논의 산란요인이 되어 열의 전도를 방해하기 때문에 열전도율이 높게 되지 않는다.
출발 원료 중의 산소량을 저감시키면 질화규소 입자 내부의 고용 산소량을 낮게 억제할 수 있지만, 불순물 산소는 질화규소 입자의 표면산화에 의한 것으로, 소결성에 뛰어나 미분말에서는 불순물 산소량의 저감이 곤란하다. 이 문제를 극복하기 위해 이번 개발에서는 희토류 산화물을 주체로 하는 소결보조제를 포함한 고순도 실리콘 분말의 성형체를 1,400도 부근에서 질화시킨 후, 고온, 고압의 질소 중에서 치밀화를 실시하는 “반응소결, 포스트 소결방법”에 의해 열 전도를 방해하는 입자 내부의 불순물 및 입계상의 양을 저감시켜 입자 성장을 제어하는 프로세스를 검토하였다.
이 방법에서는 (1)원료분말로서 불순물 산소가 적은 실리콘 분말을 사용할 수 있다는 것, (2)실리콘 분말 형성체는 변화하지 않고 질화가 진행되기 때문에 반응소결 후에는 비교적 높은 상대밀도(약 80%)의 질화체를 얻어 그 후의 포스트 소결에 의한 치밀화가 간단하다는 것, (3)실리콘 분말과 질소와의 반응에 의한 질화규소에의 전환과 그 후의 치밀화를 일련의 공정에서 공기와 접촉시키지 않고 수행할 수 있기 때문에 분말의 산화를 억제하여 최종적으로 얻어진 소결체의 질화규소 입자 내부의 불순물 산소량을 크게 저감시킬 수 있다.
열의 전도를 방해하는 입자 내부의 불순물 및 입계상의 양을 최소로 하여, 질화반응 및 포스트 소결 등의 프로세스 인자를 최적화 한 결과, 177W/mk의 높은 열전도율의 질화규소 세라믹을 제작하는 데 성공하였다. 기계특성의 평가가 가능한 약 40×40×5mm 정도의 크기를 가진 소결체를 제조하는 것이 가능하여 소결체에 관한 강도와 파괴인성의 평가를 실시하였다.
이번에 개발한 재료는 높은 열전도율에 추가로 질화알루미늄을 넘는 강도를 가지며, 파괴인성은 질화알루미늄의 3배 이상으로 세계 최고로 높은 열전도율과 우수한 기계특성을 가지고 있다. 개발한 재료의 절단면의 주사형 전자현미경사진을 보면, 기둥형태로 발달한 질화규소 입자의 미세구조 때문에 높은 파괴인성을 가지게 되었다. 또한, 기둥형태의 입자크기는 비교적 정돈되어 있어 극단적으로 큰 입자는 나타나지 않는다. 기둥형태 입자의 성장을 제어할 수 있는 것과 높은 파괴인성이 본 재료의 적절한 강도 유지에 기여하고 있다. GTB

폴리이미드 롤 재료용
도금 양산기술 개발
니시하라理工(東京都 武藏村山市, 사장 西原敬一)은 폴리이미드 롤 재료용 도금 양산기술을 개발했다. 현재 주류를 이루고 있는 스팩터링에 비해 설비투자가 10분의 1이면 되어, 원가를 30% 정도 낮출 수 있다. 태양전지의 기판과 전자파를 차단하는 실드 재료 등의 용도를 제안하며 사업화를 추진하고 있다.
두께 20마이크로미터의 폴리이미트 시트에 무전해 니켈로 바닥층을 만들고, 전기 도금으로 주석이나 구리 등으로 2마이크로 - 10마이크로미터의 금속층을 겹친다. 롤 재료의 도금은 연속으로 약액에 담가 가공하는 것이 일반적인데, 이 회사는 초기 공정에서 수지 시트 내부의 수분을 완전히 제거하는데 성공하여 니켈 바닥층의 양산 품질을 안정시켰다.
스팩터링을 하려면 진공장치가 필요하므로 설비도 운전비용도 고가였다.
개발한 기술을 이용해 가공한 시트는 부드러워 여러 가지 형상으로 붙일 수 있다. 한쪽면만 도금처리하거나 작은 구멍을 뚫어서 앞뒤면은 연통시킬 수도 있다.
이 회사는 회소 선폭 60마이크로미터에서 패턴 도금하는 양산기술을 확립하여 신기술과 접목하여 시트 위에 간편하게 회로나 배선을 그리는 등 응용 기술을 제안해 나갈 예정이다. 일간공업

재활용 유리병을 활용한 지하수 정화 공정 개발
최근 영국에서 재활용될 수 없는 폐유리를 이온치환 필터처럼 활용하여 납, 카드늄, 그 밖의 독성금속을 제거할 수 있는 방법을 발표하였다.
유럽에서 수백만 톤의 유리 중 극히 일부분의 유리병이 재활용이 되고 있다. 그 이유는 많은 경우, 유리가 갈색이나 녹색으로 착색되어 있기 때문이며, 또한 재활용 시설의 수용 한계도 하나의 이유가 될 수 있다. 그렇기 때문에 유럽의 폐유리가 중국과 같은 곳에서 도로공사시 재료강도를 높이는데 사용되기도 한다.
본 연구를 주도한 영국 그리니치대학의Nichola Coleman 연구진은 간단한 공정을 통해서 재활용이 불가능한 부류의 유리병을 활용하여 지하수 정화에 이용할 수 있는 방법을 개발하였다. 연구의 핵심은 폐유리를 토버모라이트(tobermorite)란 물질로 전환하는 방법에 있다.
토버모라이트(tobermorite)란 칼슘실리케이트 수화물(hydrated calcium silicate)의 일종이다. 특히, 실리케이트는 유리에서 추출될 수 있는 매우 주요한 물질로써, 11 A구조 토버모라이트(tobermorite)는 이온치환 하기 쉬운 구조가 되어 지하수에 있는 섞인 독성물질인 납, 카디윰과 치환하는 방식으로 물을 정화하게 된다.
영국 Coleman박사는 폐유리를 토버모라이트(tobermorite)로 전환하기 위해 봉인된 Teflon container안에서 파쇄유리, 라임(칼슘성분), 가성소다 (수산화나트륨액)을 섞은 혼합물을 100도까지 가열을 하는 방법을 사용하였다. 현재 테스트 결과, 폐유리를 통한 이 토버모라이트 물질은 산업오수에 들어있는 많은 양의 납과 카드늄을 치환하기엔 한계가 있지만 지하수에 오염됨 독성금속을 정화하는 데에는 이용 가능 하다고 한다. 또한, 이번 연구는 재활용하기 어려운 낮은 질의 폐 유리를 활용할 수 있는 새로운 방법을 고안하였다는 데 큰 의의가 있다. GTB

첨단 이노베이션 거점 완성
차세대 축전지
京大가 연구에 가속
京都大學은 宇治캠퍼스(京都府 宇治市)내에 완성한 산학관 연대 환경 . 에너지 분야의 개발거점인 「先端이노베이션 거점시설」의 내부를 공개했다. 이 시설의 총공사비는 12억 엔. 50-60명의 연구원이 입주한다.
이 시설은 2008년도의 經濟産業省의 보조 사업으로 건설했다. 三洋電機와 GS유아사 등 12개 사와 4개 대학, 8개의 공적연구기관이 참여하여 고에너지 밀도로 가솔린 자동차 수준의 항속거리를 목표로 하는 전기자동차(EV)용 차세대 축전지의 개발을 위한 「혁신형 축전지 첨단과학기초연구거점」. 완전한 일본 체제로 세계 최고 수준의 연구에 도전한다. 그밖에도 태양전지의 개발을 위한 공동연구 등의 프로젝트를 진행한다. 건물은 연면적 3853평방미터의 4층 건물로, 전관에 발광다이오드(LED)조명을 채용하여 태양광 발전 시스템을 설치하는 등, 시설 내부도 환경을 배려했다.
회견한 松本紘 京大 총장은 「금형가공이나 재료 디바이스 기술 등 차세대 축전지에 필요한 기술을 가진 기업과 함께 발전해 나가고자 한다」고 지역과 연대한 연구의 진전에 기대를 보였다.
일간공업

중국, ‘희토를 도핑한 반도체 나노 발광재료’ 연구에서
새로운 성과 달성
희토 이온과 반도체 나노 결정(Crystal)(혹은 양자점(Quantum dots)) 자체는 모두 매우 이상적인 발광(發光) 재료에 속하며 “어떻게 하면 희토 이온과 반도체 나노 결정의 효율적인 결합을 통해 새로운 효율적인 발광 혹은 레이저 부품을 개발할 수 있을가”라는 연구테마는 국내외 과학자들이 주목하고 있는 과학연구 과제에 속한다.
절연체(Insulator) 나노 결정에 비해, 반도체 나노 결정의 ‘Exciton Bohr 반경(radius)’은 더욱 크기 때문에 양자 제한 구역 효과는 도핑을 한 반도체 나노 결정의 발광 성능에 끼치는 영향을 더욱 뚜렷해지게 함으로써 사이즈에 대한 조정 통제를 통해 새로운 광전자 성능을 보유한 발광재료를 디자인할 수 있게끔 한다.
동시에 희토 이온과 매트릭스(Matrix) 양 이온의 이온 반경 차이가 크고 전하(Electric charge)가 매칭되지 않기 때문에 3원자가 희토 이온은 일반적으로 대체 결정 격자(Lattice) 위치를 대체하여 반도체(예를 들면 ZnO와 TiO2) 나노 결정 속에서 도핑을 할 수 없게 된다.
현재 국내외 관련 과학연구 결과를 보면, 대부분이 희토가 반도체 나노 결정 표면 혹은 근(近) 표면에서 미약한 발광을 한다는 연구결과를 도출한 상황인 것으로 나타나고 있다. 희토 이온의 체상(體相) 도핑은 현재 이런 유형의 재료 연구가 직면한 ‘보틀넥(Bottleneck)’ 문제로 되고 있는 동시에 신재료 개발에서 직면한 새로운 도전이 된다.
중국 ‘국가 과학기술부(MOST)’의 ‘국가 첨단기술 산업화 프로젝트(863 계획)’, ‘국가 중대 기초과학 연구 프로젝트(973 계획)’ 및 중국 ‘국가 자연과학 기금 위원회(NSFC)’, ‘중국과학원(CAS)’의 ‘백인계획(百人計劃)’ 프로그램, 푸젠성(福建省)의 ‘걸출(杰出) 청년 과학자 프로그램’ 지원을 받아 푸젠성(福建省) 푸저우시(福州市)에 위치하여 있는 ‘중국과학원(中國科學院)’ 산하 ‘푸젠(福建) 물질구조 연구소’ 소속 ‘중국과학원 광전자 재료 화학 및 물리 중점 실험실’의 천쉐위안(陳學元) 연구원 연구팀은 ‘희토를 도핑한 반도체 나노 결정 연구’에서 새로운 과학연구 성과를 달성하여 이슈가 되고 있다.
천쉐위안 연구원 연구팀은 희토 이온이 TiO2 나노 결정 속에서의 체상 도핑을 성공적으로 실현하였으며 예추석(Anatase)광(鑛) 형태의 TiO2 구(球) 상태의 멀티 결정 집중체 속에서 희토 이온이 예리하고 강한 발광을 한다는 점을 관찰해 내는데 성공하였다. ‘저온 고 해상도 형광 광 스펙트럼 실험’을 통해 연구팀은 Er3+가 TiO2 나노 결정 속에서 국지 구역 전자 구조와 결정체 필드(Crystal field) 에너지급에 대해 계통적인 분석과 계산을 실행하여 최초로 실험을 통해 단일 격자 위치를 차지한 Er3+이 예추석(Anatase)광 형태의 TiO2 속에서 전체 결정체 필드 계수(Parameter)를 확정하였다.
이번 연구결과는 기타 희토 이온이 이산화 티타늄(Titanium dioxide) 반도체 나노 결정 속에서의 광 스펙트럼 성능 및 국지 구역 구조 연구를 추진하는 면에서 중대한 역할을 발휘하게 될 것으로 전망된다. 이번 연구결과를 정리한 과학연구 논문은 지난 9월 20일에 ‘Small’ 학술지 온라인 판으로 공식 발표되었다(DOI :  10.1002/smll.201100838)고 한다.
이번 중요한 과학연구 성과를 달성하기 전에 천쉐위안 연구원 연구팀은 유러품(Europium) 이온을 ‘광 스펙트럼학 탐침(Probe)’으로 이용하여 “Eu3+이 TiO2 속에서의 멀티 격자 위치를 차지하고 있으며 Eu3+의 국지 구역 구조 대칭성은 오리지날(Original) D2d에서 D2와 C2v로 내려오게 된다”는 사실을 입증하였다(J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 10370).
동시에 연구팀은 Sm3+, Nd3+을 도핑한 TiO2 나노 결정 속에서 TiO2 매트릭스에서 Nd3+까지의 효율적인 에너지 전달을 구현(J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 8772) 하였으며, 희토를 도핑한 ZnO(Opt. Express, 2009, 17, 9748; J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 686), SnO2(Opt. Lett. 2009, 34, 1873), In2O3(J. Phys. Chem. C,2010, 114, 9314) 등 반도체 나노 발광 재료 연구에서도 여러 가지 중요한 과학연구 성과들을 달성하였다. GTB

지붕 용마루 40% 경량화
사쿠라山窯業 내진기와 발매
사쿠라山窯業(愛知縣 高浜市, 사장 神谷洋右)는 지붕의 용마루에 사용할 내진 . 내풍 기와 「?のし」를 발매했다. 기와와 목재의 용마루 심지 재료를 나사로 고정한다. 흙(ふき土)으로 고정하는 종래 공법에 비해 접합성이 높고 용마루 부분이 40% 가벼워진다. 가격은 시공비 별도로 이부시 기와가 한 장 400엔, 5단용 용마루 심지재가 4미터에 6000엔. 피롬 수용의 개척과 방재의식의 고양으로 첫해는 매상고 800만 엔을 전망한다.
신제품은 기와와 용마루 심지재를 나사로 고정하여 장기간 고정한다. 회반죽에 모래 등을 섞은 흙을 사용하지 않기 때문에 용마루 부분의 중량이 가벼워진다. 가격은 종래 공법제품보다 10% 정도 비싸지만 나사 고정만으로 시공이 끝나 공기를 단축할 수 있다.
지금까지 기와는 흙 위에 기와를 쌓는 공법이 많았다. 그러나 오랜 시간이 지나면 흙과 기와의 접착력이 약해져 지진이나 태풍 시에 어긋나거나 떨어지거나 하는 문제가 있었다.
東日本대지진 때에도 시공한 지 오래된 지붕의 용마루 부분의 피해가 많았다고 한다. 일간공업

은 합금 본딩 와이어
반도체.LED용 개발
田中電子工業(東京都 千代田區, 사장 笠原康志)은 반도체와 LED(발광다이오드)용 은 합금제 본딩 와이어를 개발, 판매를 시작했다. 와이어선 지름을 25마이크로미터로 했을 때 금 제품에 비해 귀금속 지금(地金)의 원가를 약 80% 삭감할 수 있다고 한다. 금 와이어의 대체품으로서의 수요를 전망한다.
금 와이어의 대체로는 귀금속 지금의 원가를 약 90% 삭감할 수 있는 구리 제품을 사용하려는 움직임이 진행되고 있다. 단, 구리제는 본딩 와이어의 끝 부분을 녹인 공 모양의 부분(볼)이 단단하여 IC칩 위의 알루미늄 전극을 손상시킬 가능성이 있다고 한다. 이번에 판매할 은 합금제 와이어는 금 제품 수준으로 볼이 부드러워서 금과 거의 같은 사용 조건으로 접착할 수 있을 것이라고 한다. 일간공업

선 폭 40나노미터 반도체의 소자 특성
불균일 46% 절감
東芝는 반도체를 미세 가공해 나가면 개개의 소자 특성이 균일해지지 않는 문제를 줄이는 기술을 개발했다. 공정 전체적으로 불균일을 보정할 회로 선 폭 40나노미터의 상보형(相補型) 금속산화막 반도체(CMOS) 로직 디바이스용 제조 기술로, 기존 양산 라인에 도입했다. 디바이스의 특성을 결정하는 기준값 전압의 불균일을 반감시킨다.
제조공정에서 동일 로트(생산의 최소 단위) 내의 웨이퍼(회로기판) 사이나 로트 사이에 발생하는 불균일을 억제하는 기술을 개발했다. 디바이스의 특성에 주는 영향을 측정하고 그 결과를 이후의 공정에 반영하여 웨이퍼의 회전 방향을 변경하는 등 제조 조건을 최적화한다. 이로써 기준값 전압의 불균일을 46% 줄였다.
일간공업

낡은 기와 재료 재활용
보수력을 살려 기능성 자재로
鶴彌는 규격 외의 기와나 제조 공정에서 나오는 끄트머리(端材)를 다시 기외로 만드는 외에 포장재 등으로 재활용하고 있다. 「100%순환」(鶴見哲사장)을 목표로 기와의 원료로 조달한 점토를 폐기하지 않고 사내에서 전부 활용하려는 노력을 추진하고 있다.
1999년 11월에 점토기와 업계 최초로 환경 매니지먼트 시스템 「ISO14001」을 취득. 05년부터는 제조공정에서 사용하는 물의 일부를 순환시켜 재활용하는 등 환경대책에 적극적이다. 또한 06년 3월에는 점토기와의 프리컷 공장을 가동. 공장에서 시공하기 좋은 형태로 가공함으로써 건축현장에서의 폐자재를 대폭 삭감했다.
단재나 규격 외의 기와는 이 회사에서 연간 약 1만 6000톤 발생한다. 이것들은 가입해 있는 愛知縣 陶器瓦工業組合에 있는 기와를 분쇄하는 샤모트 공장으로 옮겨진다. 이 중 1만 5000톤은 기와용 원료점토로 이 회사가 재활용한다.
단 소성 후의 기와를 분쇄한 재생 원료 점토를 많이 사용하면 설비를 마모시켜 버린다. 따라서 배합할 수 있는 비율은 3-6%정도. 그래도 1만 5000톤을 다 유효하게 이용한다. 나머지 약 1000톤의 처리는 조합에 위탁. 조합은 토목자재나 시멘트 원료 등에 재활용하고 있다.
「기와의 특성을 살린 재활용 상품을 만들면 어떨까」(鶴見사장). 이러한 생각으로 활용하지 못했던 분쇄기와를 이용한 재활용 상품의 개발에 착수. 2010년 6월에 분쇄기와를 80% 배합한 투수포장재(透水鋪裝材) 「세라미코워크」를 발매했다. 무수한 작은 구멍이 있는 구멍의 다공질 소재로서의 특징을 살린 상품이다.
이 포장재는 투수성이 있어 도로에 물이 차지 않는다. 한편 일정한 보수성이 있어 노면의 온도상승을 막는다. 이미 학교 등 11건이 시공되었고, 앞으로도 공원이나 보도, 가정의 현관 앞 어프로치 등에서의 이용을 권유해 나갈 것이다.
기와의 특성은 원예자재로서도 활용할 수 있으리라 생각하고 2011년 5월에는 분쇄기와를 착색하여 수지 코팅한 「세라크러쉬」를 발매했다. 화분에 사용하는 원예용 보수재의 용도뿐 아니라 다채로운 색조로 현관 앞이나 점포 장식재로서의 이용도 기대하고 있다.
2012년 1/4분기에는 이들 두 가지 상품을 중심으로 재활용 상품으로 연간 약 720톤의 판매를 목표한다. 100%의 순환달성을 위해 조기에 동 약 1000톤을 판매할 계획. 기와의 좋은 점을 잘 알고 강점을 살려서 새로운 수요를 환기시켜 나갈 계획이다. 일간공업

고주파 특성 향상
수정모듈용 LTCC기판 투입
요코오는 스마트폰 등에 사용하는 수정모듈용 저온 동시 소성 세라믹스(LTCC)기판을 발매했다. 유전(誘電)손실이 적은 적층세라믹스와 저항치의 은도체를 동시 소성하여 고주파 특성 등을 높였다. 수정진동자와의 상성도 좋다. 지난 6월부터 先端디바이스센터(群馬縣 富岡市)에서 큰 수정 메이커 업체용으로 양산을 시작해 2011년도에 60만 개의 출하를 목표로 하고 있다.
기판 표면에는 수정 진동자를 비롯한 수동부품 등의 탑재용 패턴뿐 아니라 저항기를 평면 인쇄할 수 있다. 삽입 손실이 적은 배선 패턴도 형성 가능. 저항 페이스트를 자사에서 배합하고 있어 저항기의 저항치를 요청에 따라 바꿀 수 있다. 일간공업

착화(着火) 내구성 향상
보수용 플러그 중심 전극에 새 소재를
日本特殊陶業은 착화성과 내구성을 높인 보수용 플러그 「프리미엄 RX 플러그」를 발매했다. 착화부를 불꽃이 흩어지기 쉬운 형상으로 변경하고, 중심 전극에 백금족인 루테늄을 배합한 신개발 소재를 채용했다. 소모량은 인듐 합금 전극에 비해 4분의 1. 연비성능은 일반적인 니켈 전극에 비해 JC08H모드에서 2.2% 향상된다. 가격은 2415-2520엔.
이 회사의 보수용 플러그 중 최상위 제품. 가격은 인듐 합금 전극의 플러그보다 30% 정도 높게 설정했다. 경자동차에서 고급 자동차까지 사용할 수 있다.
착화부의 바깥 측 전극을 끝에 백금제 칩이 돌출되는 형태로 만들었다. 이로써 중심 전극의 길이를 짧게 할 수 있어 불꽃이 확산되기 쉬워 연료효율이 높다. 중심전극은 루테늄의 배합량과 첨가물을 최적 조정하여 내(耐)소비성을 높였다. 엔진의 시동 시간 단축과 가속성능의 향상으로도 이어진다. 일간공업

住友電工
순 알루미늄 다공체 개발
2차전지 고용량화에 공헌
住友電氣工業은 순알루미늄에 의한 다공체 「알루미세르메트」를 개발했다. 구멍이 공 모양인 3차원 구조에서 최대 98%로 기공률이 높다. 알루미늄의 특성으로 경량이며 도전성이 높고 내식성도 우수하다. 리튬이온 2차전지의 정극으로 알루미늄박(箔)으로 바꾸어 사용함으로써 전지를 대용량화할 수 있으리라 보고 있다. 大阪製作所(大阪市 此花區)에 양산 기술 확립을 위한 소규모 라인을 완성했다. 2013년도의 양산 개시를 염두에 두고 7월부터 샘플 공급을 시작했다.
알루미세르메트는 니켈이나 니켈크롬합금의 금속다공체 「세르메트」와 같은 공정에서 제조한다. 종래의 세르메트와 달리 도전처리 후의 발포수지에 알루미늄을 첨가시키기가 어려웠으나 住友電工은 알루미늄의 특성에서 기인하는 문제를 해결하여 완성했다. 절단과 프레스에 의한 가공성도 좋아 여러 가지 형상으로 만들 수 있다.
알루미늄은 내부식성이 높기 때문에 종래의 세르메트에서는 어려웠던 충방전 전압이 높은 리튬 이온 2차 전지와 커패시터의 집전체로서도 사용할 수 있다. 이미 2-5.2볼트 대에서의 사용에 문제가 없다는 것을 확인했다.
현재 알루미세르메트는 두께 2밀리미터까지 실현할 수 있다. 두께 1.4밀리미터의 경우, 평평한 판에 비해 표면적은 약 8배. 따라서 리튬이온 2차 전지에 적용했을 때 알루미늄박에 비해 면적 당의 활물질의 충전량을 늘릴 수 있어, 1셀 당 전지 용량을 대폭 높일 수 있다.
사내 평가에서는 전극을 같은 면적으로 했을 경우, 알루미세르메트 사용의 셀(두께 1밀리미터)는 알루미늄박 사용 셀(동 0.4밀리미터)에 비해 4배 이상의 전지 용량을 얻을 수 있었다.
또 1 셀 당 요량을 늘어남으로써 마이너스극 재료 등의 사용 부재의 삭감으로도 이어진다. 시산(試算)으로는 같은 용량의 전극을 구성하는 조합 전지의 체적을 종래 대비 최대 3분의 1까지 줄일 수 있다고 한다. 이러한 점에서 차량 탑재나 대형 축전용 전지의 컴팩트화에 효과를 기대할 수 있다. 일간공업

연료전지 금속 세퍼레이터
저가 제조법 개발
나카자, 가공시간도 단축
나카자(東京都 足立區, 사장 中座義行)은 연료전지용 금속 세퍼레이터의 저가 제조법을 개발했다. 각종 밸브나 펌프의 부품에 사용하는 금속제 박판(다이아프럼)의 가공법을 응용하여 공정 수를 단축했다. 스테인리스재의 가공 원가를 타사 종래 대비 수십 분의 1 이하가 되는 20엔 정도(지름 약 120밀리미터의 가공)로 낮추었다. 가공시간도 종래에 비해 대폭 단축할 수 있다. 앞으로는 평탄도(平坦度)를 더욱 향상시킴과 동시에 큰 사이즈로도 가공할 수 있도록 기술개발을 추진해 나갈 계획이다.
지금까지 금속판을 연료전지용 서퍼레이터로 가공할 때는 시간이 들고, 가공 원가는 수백-1500엔(지름 약 120밀리미터를 가공할 경우)으로 비쌌다.
이 회사는 금형의 구조를 연구하는 등등으로 공정 수를 종래의 8공정에서 3공정으로 줄이고 가공 원가를 낮추었다. 대량으로 가공해도 균일하며 전도도 높다고 한다.
올 가을을 목표로 평탄도를 마이크로미터 단위로 낮춤과 동시에 더욱 큰 사이즈도 가공할 수 있도록 개발해 나가, 자동차, 가전 메이커 등에 제안해 나갈 계획이다. 일간공업

방열성 높고 싼값에 생산
초고휘도 LED용 방열기판 개발
日本텅스텐은 방열성과 광반사율이 우수한, 초고휘도 발광다이오드(LED)용 방열기판을 개발했다. 질화알류미늄(AIN)보다 방열성이 높으며 저가로 생산할 수 있다. 또 자외선의 반사율이 높다는 것도 특징이라고 한다. 자동차의 헤드라이트나 의료용 기기, 반도체 제조 장치에 대한 채용을 목적으로 한다. 10월부터 양산한다. 가격은 밝히지 않았다. 월 500만 엔의 매상을 전망한다.
AIN의 약 2배인 열전도율을 가진 구리 합금 위에 내열성 등이 우수한 특수 세라믹 절연층과 전극을 적층했다. 세라믹스는 열에 의한 구리 합금의 팽창과 수축에 맞춰 변형하므로 갈라짐과 벗겨짐이 잘 일어나지 않는다.
또 유기재료를 사용하지 않았기 때문에 장기적인 고온이나 고습, 자외선에 의한 열화도 적다. 馬場信哉사장은 「품질과 가격 두 가지 면에서 경쟁력이 있다. 사업의 주축으로 키우고 싶다」고 기대하고 있다. 일간공업

초미세한 배선기술 개발
物材機構등 단분자 디바이스에 길
物質 . 材料硏究機構 등 연구팀은 분자 사이즈의 초미세한 배선을 만드는 기술을 개발했다. 종래의 금속배선으로는 곤란했지만 분자가 쇠사슬 모양으로 이어진 도전성 고분자로 배선하는데 성공했다. 유기분자 1개를 소자로 이용하는 단분자 디바이스의 실현에 길을 여는 성과라고 한다.
단분자 디바이스는 크기가 겨우 1~몇 나노미터로 현재의 실리콘 반도체 소자보다 대폭 미세화할 수 있으리라 기대되고 있었다. 단, 초미세 배선을 어떻게 만들 것인가가 큰 과제가 되어 왔다. 신기술은 우선 디아세틸렌 화합물 분자가 정확하게 늘어선 막을 제작. 주사터널현미경의 바늘로 막에 전압 펄스를 가하면 그곳을 기점으로 특정한 방향으로 분자가 사슬모양으로 연결되는 화학반응이 이루어진다. 이어진 부분이 도전성 고분자가 되고, 배선의 역할을 한다는 것을 확인했다.
화학반응이 진행되는 방향으로 미리 단분자 디바이스를 배치해 두면, 반응이 디바이스에 도달하고 도전성 고분자와 화학 결합한다. 연구팀은 신기술을 「화학적 납땜」이라고 이름지었다. 스위스, 독일, 미국의 대학 등과 공동 개발했다. 앞으로 고집적화와 양산에 적합한 방법을 연구할 것이다. 일경산업

朝日窯業, 미국에 기와 수출
연내 목표, 사원 개축용
기와 메이커인 朝日窯業(兵庫縣 南아와지시, 사장 道上義治)은 올해를 기점으로 미국에 기와 수출에 나선다. 현지용 공업규격도 신청 중으로 화교 등이 세운 불교사원의 개축용 수요를 개척한다. 첫해 20만 장을 수출할 생각.
이 회사는 2005년에 대만의 타이페이에 영업거점을 두고 대만에 기와 수출을 시작했다. 작년 10월에는 중국의 高要彩亮建材(廣東省 佛山市)와 기술지도와 현지판매로 제휴했다. 중국 시장용으로 채색과 꽃 디자인을 도입한 기와를 개발하여 수출하고 있다.
중국 본토와 타이완에서 비즈니스 확대와 함께 「중화권에서는 신앙의 대상인 사원을 재건축하려는 움직임이 확대되고 있음을 알았다」(道上사장). 화교가 많은 미국에서도 같은 움직임이 있으리라 보고 수출에 나서기로 했다.
이 회사가 본사 공장을 둔 淡路島는 지역 산업으로서 기와 제조가 활발하다. 일경산업

희토류 계기
새 초전도 물질 발견
廣島大學의 鬼丸孝博 조교는 東京大學의 ?原俊郞 교수 등과 공동으로 전기저항이 제로가 되는 새로운 초전도물질을 발견했다. 희토류의 전기적 성질이 초전도 현상의 계기가 되는 최초의 물질이라고 한다. 전기저항이 제로가 되는 임계온도는 절대온도 0.05도로 매우 낮지만 개량하면 지금까지 발견되었던 물질을 상회할 가능성도 있다고 한다.
새로운 초전도물질은 희토류의 프라세오디뮴과 백금족인 이리듐, 아연으로 이루어진다. 프라세오디뮴 원자는 아연 원자 20개로 구성하는 바구니 안에 한 개씩 들어 있다. 鬼丸조교 등은 희토류에 특유의 모양을 한 전자궤도가 주변의 공간에 전기적인 흔들림을 만들어 초전도에 특유의 전자 2개의 쌍을 생성하는 것으로 보고 있다. 일경산업

코발트에서도 초전도 재료
東工大 발견 자성원소 함유 3번 째
東京工業大學의 細野秀雄 교수와 溝口拓 특임준교수 등은 극저온에서 전기저항이 제로가 되는 새로운 초전도 재료를 발견했다. 강력한 자석이 되는 자성 원소인 코발트를 포함한다.
細野교수 등은 2007년 이후 니켈, 철을 각각 포함하는 초전도 재료를 발견했으며, 코발트에서 대표적인 세 개의 자성원소가 모두 나왔다. 신재료는 란탄과 코발트, 붕소로 이루어진다. 전기저항이 제로가 되는 것은 섭씨 영항 268도. 코발트가 초전도를 일으킨다고 보고 있다.
초전도 재료는 1911년에 네덜란드에서 발견되어 전기저항 제로와 함께 자력을 배제하는 「마이너스 효과」를 보이며 자성원소를 포함하지 않는다는 것이 원칙. 절, 코발트, 니켈은 대표적인 강자성 원소로 섞을 수 없다는 것이 상식이었다. 細野교수 등은 과감히 자성원소를 넣은 초전도 재료의 개발을 추진하여 2007년 이후 차례차례 발견했다. 자력에 약하다는 점이 초전도 재료의 과제였는데, 자성재료를 포함하는 신재료는 이 해결로 이어질 가능성도 있다.
신재료의 임계온도는 현 시점에서 낮지만, 2008년에 발견한 철을 포함한 재료는 임계온도가 동 55도를 넘었다. 과거에 발견된 수많은 초전도 재료 중에서도 비교적 높다. 細野교수 등은 철, 코발트, 니켈의 성질을 해석하여 원소의 함유량과 구조를 개량하면 임계온도가 지금이 최고치를 상회하는 재료도 실현할 수 있으리라 기대하고 있다. 일경산업