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분무연소합성(SCS)법에 의한 나노크기 산화아연(ZnO) 콜로이드의 제조
이상진,이상원,전병세,Lee, Sang-Jin,Lee, Sang-Won,Jun, Byung-Sei 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.1
분무연소합성법을 이용하여 나노 크기의 산화아연(ZnO) 콜로이드를 제조하였다. 연소반응을 위한 산화제로서 $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$와 환원제(연료)로서 $CH_6N_4O$를 사용하였다. DTA/TGA를 이용하여 열분석을 행한 결과 $230^{\circ}C$에서 전구체 혼합물의 착화(ignition)에 의한 연소반응으로 생각되는 발열피크가 나타났다. 그러나 분무 연소 반응의 경우 ${\mu}m$ 크기의 액적들로 인해 착화를위한 분자 또는 기들의 함량이 상대적으로 적기 때문에 분무된 액적들의 착화를 위해 연소반응기의 온도를 $500^{\circ}C$로 유지하였다. 응집체의 형성을 억제하기 위하여 여과매체를 사용하여 액적의 개수 농도를 감소시켰으며, 에어로졸 입자의 체류시간을 2.5초로 조절하여 열 유체의 흐름을 층류로 유도하였다. 제조된 입자들의 모양은 모두 구형이었으며, 평균 입자 크기는 180nm이었다. XRD와 TEM 분석 결과 각각의 콜로이드들은 ZnO 고유의 결정성을 나타내고 있었으며, hexagonal 구조를 가지는 것으로 확인되었다. Nano-sized ZnO colloids were prepared by use of spray combustion method. for combustion reaction, $Zn(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and $CH_6N_4O$ were employed as an oxidizer and a fuel. Exothermic peak was shown at $230^{\circ}C$ by DTA/TGA, and it was considered as a combustion reaction followed by ignition of the precursor mixture. In case of spray combustion method, because insufficient contents of molecules and radicals generated from precursor droplets may lead an incomplete igmition, the ignition temperature of combustion chamber was chosen at $500^{\circ}C$. For diminishing aerosol coagulation, the droplet number concentration was reduced by filter media. The fluid was laminar with 2.5 seconds of aerosol residence time. The synthesized colloids had spherical shape with 180 nanometer size, and the crystalline phase was ZnO with hexagonal structure.
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이상진,전병세,Lee, Sang-Jin,Jun, Byung-Sei The Korean Ceramic Society 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.4
분무연소합성법을 이용하여 나노크기의 물라이트(3Al$_2$O$_3$$.$2SiO$_2$) 콜로이드를 제조하였다. 연소반응을 위한 산화제로서 Al(NO$_3$)$_3$$.$9$H_2O$와 환원제(연료)로서 CH$_{6}$N$_4$O를 사용하였으며, 실리카 소스로서 콜로이드 실리카를 첨가하였다. 분무된 액적들의 착화를 위해 연소반응기의 온도를 80$0^{\circ}C$로 유지하였다. 액적의 응고에 의한 액적크기 성장을 억제하기 위하여 금속 스크린 필터를 사용함으로써 액적의 개수 농도를 감소시켰으며, 에어로졸 입자의 체류시간을 2.5초로 유지하여 열 유체의 흐름을 층류로 유도하였다. 제조된 입자들의 모양은 모두 구형이었으며, 평균입자크기는 130nm이었다 XRD와 TEM 분석 결과 각각의 초미립자들은 정량화합물의 물라이트 결정성을 나타내었다. Nano-sized mullite (3Al$_2$O$_3$$.$2SiO$_2$) colloids were prepared by use of the spray combustion method. For combustion reaction, Al(NO$_3$)$_3$$.$9$H_2O$, and CH$_{6}$N$_4$O were used as an oxidizer and a fuel respectively, and then colloidal silica was also added as 2SiO$_2$source for mullite. The temperature of the reaction chamber was kept at 80$0^{\circ}C$ to initiate the ignition of droplets of the mixed precursors. For preventing droplet coagulation, the droplet number concentration was reduced using the metal screen filter, and the residence time of aerosol was kept at 2.5 seconds for laminar flow. The synthesized colloidal particles had an uniform spherical shape with 130 nanometer size and the crystalline phase showed the mullite with stoichiometry in the observations of XRD and TEM.
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분사연소합성(SCS)을 위한 평형종 계산과 용액연소공정
전병세,이상진,윤존도,권혁보,Gary L. Messing 한국세라믹학회 2001 한국세라믹학회지 Vol.38 No.6
본 연구에서는 분사연소합성(SCS)을 위한 기초단계로서 용액연소합성에 대한 거동을 살펴보고자 알루미나 합성을 모델로 하였으며 이를 위해 전구체에 대한 열분해거동, 그리고 각 온도에서의 평형종 분압 계산 및 합성과정을 조사하였다. 각각의 열중량 분석(TGA) 결과 산화제와 환원제(연료)의 열분해 이력이 서로 다르게 나타났으며, 열역학 응용 프로그램인 ChemSag에 의한 평형종 분압의 계산에서 연소속도를 저하시킬 수 있는 $CO_2$와 수증기 가스 분압이 상당부분 존재하였다. 산화제/환원제 혼합물의 열분석(DTA/TG) 결과 산화제와 환원제의 열분해 거동의 차이, 그리고 매우 작은 시료의 양으로 인해 263$^{\circ}C$에서 발열피크가 매우 작게 나타났다. 열분석 시료에 비해 발열 에너지를 높이기 위해 산화제와 환원제 혼합 전구체를 비이커에서 증기압을 조절하며 가열시켜 본 결과 27$0^{\circ}C$에서 $\alpha$-Al$_2$O$_3$생성물을 얻을 수 있었다. 따라서 분사연소합성 반응을 통해 세라믹 원료를 합성하기 위해서는 연소과정 중 열분해 거동과 평형종의 분압을 고려하여야 한다.
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Present Status of Research on Design and Processing of Functionally Graded Materials
Watanabe, Ryuzo,Nishida, Toshihiko,Hirai, Toshio 대한금속재료학회 2003 METALS AND MATERIALS International Vol.9 No.6
Recent activities in the research of functionally graded materials (FGMs) are reviewed with an emphasis on the fabrication techniques for graded microstructure and functions. The research activities have focused on the processing of graded structures that satisfy the designed functions. Several examples of practical applications of FGMs are described in the present paper to demonstrate the fabrication approaches typical to this kind of material. The remainder of the paper is devoted to summarizing a recently finished national project supported by the Ministry of Education of Japan. Research and developments with respect to FGMs in various fields including physics, chemistry, medical science, and biology are briefly reviewed.
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