속이 빈 나노구·나노결정 제조 성공

일리노이스 대학의 연구진은 속이 비어있는 나노구와 나노 결정을 만드는데 성공하였다. 이 방법은 고밀도초음파를 사용하여 몰리브데늄 다이설파이드나 몰리브데늄 옥사이드 나노 입자를 발생시켜 이를 이용한다. 균일한 코팅을 위해 구를 가열한 후에 연구진은 불산을 이용하여 실리카를 제거하여 원하는 물질의 빈 껍데기만 남기게 만들 수 있었다.
이러한 나노구는 미세 전자 공학, 약물전달 물질, 환경 친화적인 연료를 만드는데 사용될 것으로 기대되고 있다.                               (ACB)
               

자동차용 실리콘 카바이드 개발
실리콘 카바이드 트랜지스터와 다이오드를 같이 사용한 강력한 새로운 인버터를 사용하면 하이브리드 전기자동차의 개발속도를 크게 향상시키고 다른 여러 분야에서 앞서 나갈 수 있다.
로크웰 사이언티픽 사와 연구진들은 1200V 15A 실리콘 카바이드 트랜지스터와 다이오드를 개발하여 이를 사용하여 7.5kW인버터를 만드는데 성공하였다.
실리콘 기반의 컨버터와 비교했을 때 매우 큰 전력 밀도를 갖는 이들 새로운 소자는 하이브리드 자동차의 트랙션에 사용될 것이며 전력 분배 장치에 사용될 수 있다. 이번 연구는 DOE의 자유자동차와 차량 기술 프로그램에서 지원을 받았다.             (ACB)

새로운 TBC 기술 개발
DOE Ames 연구소와 lowa주립대학의 연구진은 비행기와 기타 발전 기술에서 더 극한의 상황과 고열의 환경에서도 견딜 수 있는 열 차단 코팅(T
BC)용 접착 코팅을 개발하였다.
다양한 조성의 니켈-알루미늄-플래티늄의 시편을 테스트하여, 연구진은 플래티늄을 첨가하면 터빈에 사용되는 합금과 같은 형태의 구조를 갖는 니켈이 많이 포함된 벌크 합금의 내 산화성이 증가함을 알아냈다. 이번 연구를 통해 연구진은 지르코늄이나 해프늄을 니켈-리치 조성의 합금에 첨가해도 산화 속도가 10분의 1로 감소하는 것을 알아냈다.
현재의 알루미늄-리치 결합 코팅 합금에서는 산화를 방지하기 위해 오염되지 않을 정도의 매우 적은 양의 지르코늄이나 해프늄을 첨가하고 있다.
하지만 상업적인 코팅 공정에서 그렇게 적은 양의 금속 원소를 경제적으로 균일하게 분포시키는 것은 매우 어려운 일이다. 이번에 개발된 새로운 니켈-리치 결합 코팅방법을 사용하며 0.5에서 4wt%의 넓은 해프늄 첨가 범위에서도 산화 속도를 낮출 수가 있었다.
항공기용 발동기 생산 업체와 공동연구를 통해, 연구진들은 이번에 개발된 새로운 방법을 사용하면 현재TBC 시스템에 사용되고 있는 첨단 결합 코팅 기술에 큰 발전을 가져올 수 있음을 증명할 수 있었다.            (ACB)

세라믹스 제조공정시 유기바인더 반감시키는 기술 개발
전자파로 결합을 견고하게
산업기술종합연구소의 선진제조 프로세스 연구부문은 日本가이시와 공동으로 세라믹스 원료 입자에 첨가하는 유기 바인더(결합제)의 사용량을 종래의 반 이하로 줄이는 기술을 개발했다. 소결과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2)의 삭감효과를 기대할 수 있다. 환경부하를 줄이는 세라믹스 제조 프로세스 기술로서 실용화할 계획이다.
유기바인더는 세라믹스 원료 입자를 성형할 때에 성형체의 강도를 높이기 위해 첨가하는 재료. 소결과정에서 구워지고 분해생성물로 CO2를 배출하기 때문에 유기 바인더의 사용량 저감이 업계의 과제가 되어 왔다.
지금까지 세라미스 원료 입자와 혼합하여 사용해 왔기 때문에 입자끼리의 결합력이 약해서 다량의 유기바인더가 필요했다.
이번에 개발한 기술은 세라믹스 원료 입자의 표면에 유기바인더의 단분자층을 직접 고정하고, 전자파를 이용하여 입자끼리 강하게 화학 결합하는 기술. 이것으로 세라믹스 성형체를 제작한 결과, 성형체 전체에 차지하는 비율이 0.5%로 유기바인더가 종래의 반이면 충분한 성형성을 확보할 수 있었다.
앞으로는 기술의 범용성 향상, 원가 저감을 목표로 개량한다.          (NK)

산화마그네슘제(製)로 열전도성 높은 필라 개발
높은 방열성, 새 용도 개발에 길
다테호화학공업은 산화마그네슘제로 열전도성이 높은 필라(수지충전제)를 개발했다. 내수성을 20배 이상으로 높여서 필라로서의 길을 연 것으로, 수지의 방열성을 높였을 뿐 아니라 새로운 용도개발에도 기여하게 된다. 지난 4월에 1킬로그램 2500엔 정도로 샘플출하를 개시했다. 산화마그네슘은 산화물 가운데서 높은 열전도성을 가졌지만 내수성이 과제여서 방열성 수지에 대한 채용은 일부에 그친 상태였다.
전자부품에 사용되고 있는 방열성 수지인 필라에는 현재 알루미나가 사용되고 있는데, 경도가 높기 때문에 성형 시에 금형을 손상시키는 문제점을 안고 있다. 산화마그네슘 필라는 이런 문제를 해결할 뿐 아니라 알루미나의 2배에 가까운 열전도 성능을 갖고 있는 만큼 대체수요만이 아니라 수지 그 자체의 용도확대에도 위력을 발휘할 듯.
산화마그네슘 필라는 다테호 독자의 미세가공기술을 구사하여 실현한 것. 산화마그네슘을 직경 10마이크로미터로 균일하게 분쇄, 한 알 한 알을 내수제로 코팅하여 내수성을 높였다. 알맹이 모양을 공 모양으로 균일하게 함으로써 수지로의 충전성을 높여, 산화마그네슘이 가진 열전도성과 절연성을 충분히 발휘할 수 있게 했다.
현재 월 생산 10톤 정도의 파일럿 플랜트를 건설 중이며, 완성하는 즉시‘쿨필라’라는 상품으로 샘플출하를 개시할 계획이다.                    (NK)

카본나노튜브를 첨가 도전성 갖게 한 질화규소 세라믹 개발, 실용레벨 강도와 인성 유지
橫浜國立大學의 多多見純一 조교수, 米屋勝利 특임교수 등은 카본나노튜브(통상 탄소분자, CNT)에 도전성을 갖게한 질화규소 세라믹스를 개발했다. 강도나 인성 등의 이외에 모든 특성을 유지한 채, 실용에 가까운 수준에서 도전성을 갖는 것은 세계 최초이다. 원래 절연성이 있는 질화규소 세라믹스에 도전성의 선택지를 부가했다. 정전기에 의한 고장을 방지하는 등 베어링이나 각종 접동부품으로 용도가 확대되는 이외에 기능재료로서 새로운 사용법의 개척도 기대할 수 있다.
질화규소 세라믹스는 일반적으로 약 1800℃에서 소성하여 만든다. 그러나 이 온도에서는 CNT가 주위의 물질과 화학반응을 일으켜, 가스화하여 소실된다. 多多見조교수, 米屋특임교수 등은 독자적으로 연구하고 있는 질화규소를 사용하면 CNT의 화학반응을 막을 수 있다는 것을 밝혀냈다.
이 질화규소는 종래의 원료에 질화알루미늄과 질화티탄을 더했다는 것이 특징으로, 이미 베어링 재료로서 널리 사용되고 있다. 다른 질화규소보다 소성온도가 100 수십 도 낮기 때문에 CNT의 화학반응을 막을 수 있다.
이 질화규소의 원료에 다층형 CNT를 첨가하여 성형한 후, 소성했다. 그 결과, 치밀하게 소결된 결정립 틈새로 CNT가 분산되어 좁혀진 질화규소 세라믹스를 만들 수 있었다.
도전성은 CNT첨가량의 증감에 의해 제어할 수 있으며, 실험에서는 1미터 당 3-500시멘스 사이에서 제어할 수 있었다. 또 CNT의 첨가로 내마모성도 향상했다. 米屋 특임교수는 “일반적인 제조과정으로 만든다는 데에 가치가 있으며 곧 실용화될 예정이다”라고 말하고 있다.