Fabrication of porous ceramics by an ice-templating method and its applications동결 주조법을 이용한 다공성 세라믹 구조체 제조 및 응용방안 연구

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다공성 세라믹 재료는 세라믹 물질의 높은 기계적 물성과 열적 안정성을 바탕으로 다공성 구조체의 다양한 기공 형태로부터 나타나는 특성들을 보유하여, 많은 산업분야에서 필요한 요구치들을 충족시킬 수 있었으며 이에 널리 사용되어 왔다. 주로 내화재, 내열재, 기체나 액체상의 분리를 담당하는 필터재료, 촉매 지지체, 더 나아가 생체 이식용 바이오 세라믹 재료로도 응용되고 있다. 이와 같은 다공성 세라믹 재료의 응용분야들은 대체로 다공성 세라믹 물질의 기공도, 기공의 형상에 따라 용도를 달리하게 되며, 다공성 세라믹 제조 방법에 따라 그 기공의 형태가 정해지는 경우가 일반적이다. 다공성 세라믹 재료의 제조 방법은 다양하지만, 크게 네 가지로 분류할 수 있으며, 불완전한 소결, 첨가물의 혼합을 통한 기공 형성, 템플릿을 이용하는 방법 및 직접 기포를 주입하는 방법 등이 있다. 본 논문에서는 다공성 세라믹 물질을 제조하는 방법으로써 Ice-templating(동결주조법, freeze-casting) 방법을 중점으로 다루었다. Ice-templating 방법은 얼음을 템플릿으로 사용하는 다공성 구조를 이루는 방법으로써, 비교적 쉬운 공정과 독특한 기공 구조를 구현할 수 있는 방법으로 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. Ice-templating방법을 이용한 다공성 세라믹 구조체 제조 공정의 경우, 세라믹 분말을 물과 같은 액체에 분산하여 원하는 농도의 슬러리를 제조한 후, 이를 한쪽방향으로 냉각시켜 동결시키면, 물의 이방성 결정성장 방향에 따라 얼음이 판상으로 생성 및 성장하게 되며 동시에 세라믹 입자들은 이에 영향을 받아 판상 결정 사이로 재 분포하게 된다. 결과적으로 얼음 결정과 세라믹 분말의 상 분리가 일어나게 되며, 라멜라 구조와 같은 구조를 지니게 되는데, 이를 동결건조와 같은 공정으로 얼음을 승화시키게 되면 얼음 결정 있던 자리가 연결된 기공 채널로 이루어진 세라믹 분말만 남은 다공성 구조체를 제조할 수 있다. 이와 같은 공정의 결과는 세라믹 분말 양, 입자 크기, 동결 속도, 첨가제의 유무 및 종류에 따라 다양한 영향을 받으며, 이에 따른 체계적인 연구가 필요한 바이다. 본 논문에서는 다공성 세라믹 구조체 제조 방법으로써 Ice-templating 방법의 원리를 이해하고 공정 변수에 따른 미세구조 및 구조체의 특성의 변화에 대한 영향 분석함으로써, 이를 바탕으로 다양한 물질을 Ice-templating 방법에 적용하여 만들어진 다공성 세라믹 구조체 및 복합체의 관련 응용분야별 주요 특성 향상방법에 대한 연구를 진행하였다...
Advisors
Kim, Do Kyungresearcher김도경researcher
Description
한국과학기술원 :신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2015
Identifier
325007
Language
eng
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2015.8 ,[ix, 136 p. :]

Keywords

Ice-templating method; Porous ceramics; Alumina; Silicon nitride; Barium titanate; Composite materials; 동결주조법; 다공성세라믹; 알루미나; 질화규소; 티탄산바륨

URI
http://hdl.handle.net/10203/206291
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=628798&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Ph.D.(박사논문)
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