| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 |
20권 1호 |
| 발표분야 |
C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 |
나노 입자 적층 시스템을 이용한 NiO 적층 시 입자 크기 및 기판의 영향에 대한 연구 |
| 초록 |
나노 입자 적층 시스템은 상온 건식 분말 적층 방식 중 하나로 nozzle을 통하여 초음속으로 가속된 분말을 높은 에너지를 이용하여 기판에 적층 하는 방식이다. 나노 입자 적층 시스템은 단순하고 빠른 공정으로 금속, 세라믹 입자의 적층이 가능하기 때문에 전자소자 및 에너지 소자 제작에 응용할 수 있다. 본 연구에서 사용한 NiO는 p-type 반도체 재료로 이차 전지의 전극, 광촉매, 가스 센서, 전기변색 재료로 사용되고 있다. 본 연구에서는 나노 입자 적층 시스템을 이용하여 NiO를 적층하였다. 입자 크기와 기판에 따라 NiO의 적층되는 양상을 파악해 보기 위해 Micro NiO와 Nano NiO powders 를 이용하였고, 기판은 Si wafer, Ni coated Si wafer 및 FTO glass 기판을 이용하였다. 그 결과, 동일 재료일 지라도 입자 크기에 따라 적층되는 양상이 다른 것을 알 수 있었는데 Micro NiO의 경우 입자의 깨짐과 변형에 의해 적층이 이루어졌으며, Nano NiO의 경우 응집체로 존재하기 때문에 응집체가 기판에 충돌할 때 해체되는 원리로 적층이 이루어졌다. 또한 기판의 경도가 사용하는 재료보다 클 경우 적층되는 것을 확인하였다. Nano NiO의 경우 응집체로 존재하기 때문에 모든 기판에 적층이 되었는데 이는 동일 재료와 기판일 지라도 입자 크기와 존재하는 상태가 다르기 때문인 것을 알 수 있었다. 입자 크기에 따라 기판에 적층되는 원리가 다르기 때문에 이를 확인하기 위해 XRD와 transmission electron microscope (TEM)을 이용하여 분석하였는데, micro NiO의 경우 충돌에 의해 사용한 기판의 표면에 결함을 일으키고 입자가 변형되며 적층되기 때문에 매우 견고한 층을 얻을 수 있었고 적층 전/후 상이 변하는 것을 알 수 있었다. 그러나 Nano NiO의 경우 응집체의 해체로 인해 입자의 변형이 없이 적층이 되고 packing이 약하게 되기 때문에 코팅 층이 쉽게 손상되었다. 본 연구를 통해서 실험적으로 적층 되는 원리를 파악하여 결과적으로 동일 재료이지만 입자 크기나 존재하는 상태 및 기판에 따라 적층되는 양상이 달라지는 것에 대한 원인을 규명할 수 있었다. |
| 저자 |
김형섭1, 양승규1, 박윤찬1, 안성훈2, 이선영1
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| 소속 |
1한양대, 2서울대 |
| 키워드 |
나노 입자 적층 시스템; NiO; 입자 크기; 기판; 적층이론
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