大阪대학 산업과학연구소의 楠瀨尙史 조교, 新原皓一 교수 등은 상압소결로 140와트 이상의 높은 열전도를 가지며 기계가공도 가능한 질화알루미늄/붕소(AlN/BN) 나노콤포지트(복합재료)를 제작했다. BN의 첨가량에 따라서 AlN 단층보다도 강도가 증가된다고 한다. 나노사이즈의 BN을 석출시키는 화학적 프로세스를 개발, 복합화에 의해서도 세라믹스가 가지는 특성을 손상시키지 않고 미세가공이 가능하게 된다. 반도체 제조장치 부품 등에 대한 응용을 기대할 수 있다.
AlN/BN 나노콤포지트 제작에 필요한 고순도 나노사이즈의 6방정 BN(h-BN)의 시장에서 입수가 어렵기 때문에 BN나노입자를 AlN분말 표면에 석출시키는 화학프로세스를 개발했다. h-BN은 원래 저강도로 마이크로미터 사이즈의 것으로 복합화해도 파괴원이 되어 세라믹스 특유의 우수한 기계적 특성은 저하된다.
AlN입자 표면에 용매로부터 붕산과 요소를 석출시킨 건조분말을 수소 분위기 속에서 환원열처리함으로써 AlN표면에 BN전구체가 석출한 복합분말이 생긴다. 이 복합분말에 5%(중량비)의 이트리아(Y2O3)를 넣어 1850℃에서 상압소결하여 AlN/BN 나노복합체를 제작한다. 다시 상압소결하면 h-BN 나노입자가 AlN 속의 입내(粒內) 및 입계에 균일하게 분산된 나노 복합재료를 얻을 수 있다.
AlN/BN 나노콤포지트의 강도는 동 마이크로 콤포지트의 약 2배. 특히 BN을 10%(체적비) 첨가한 경우에는 AIlN단상보다도 높은 500메가펄스의 강도를 나타내었다.
연구는 신에너지 산업기술종합개발기구(NEDO)의 산업기술 조성사업의 일환으로 실시. (NK)
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