| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 1998년 봄 (04/24 ~ 04/25, KOEX) |
| 권호 | 4권 1호, p.945 |
| 발표분야 | 재료 |
| 제목 | 공침법에 의한 BaTiO3 초미분 합성에 관한 연구 |
| 초록 | 최근에 전기회로 및 소자 등이 점점 더 복잡, 다양화 되어가고, 기판 밀도의 증가, 각 기판의 부피효율의 향상 등의 필요성이 대두됨에 따라서 현재 세라믹 분야의 연구는 물성과 순도, 성형 방법의 개선에 중점을 두고 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 가장 주목받는 분야로 크기 조절을 통한 초미립자의 제조를 들 수 있으며 이러한 추세에 따른 전자 재료 중의 하나인 BaTiO3에 관한 연구결과를 기술하고자 한다. BaTiO3는 순간적으로 전기쌍극자의 정렬이 이루어지는 강유전체의 거동 때문에 전자산업에 크게 각광받고 있는 물질이다. 강유전체의 거동이 발생하는 전이온도를 조정함에 따라서 여러 층의 구성분자를 만들수 있으므로 다층 세라믹 축전기나 전기적 성질을 향상시킨 회로소자로 사용할 수 있다.일반적으로 BaTiO3나 다른 Ti계열의 물질들은 적당한 전구체를 높은 온도로 소결해서 제조해 왔다. BaTiO3를 제조하는 데에는 주로 BaCO3와 TiO2를 적당한 양론비로 섞은 후1000-1200oC 정도의 온도에서 소결함으로서 제조하였다. 이렇게 제조한 물질을 작고 복잡한 장치에 쓰기에는 여러 가지 문제점이 있다. 교반과 소결 후 분말을 얻기위해 거치는 공정 등에서 순수한 분말이 오염되기 쉽다. 높은 온도의 소결은 크고 불균일한 형태의 분말이 되게한다. 또한 소결공정의 비용이 비싸고 열처리 과정 중에 발생하는 문제를 조절하기어려울 뿐만 아니라 수율이 낮다. 다른 BaTiO3 합성법으로는 BaTiO (C2O4)2 4H2O를 열분해하여 BaCO3와 TiO2를 제조하는 것이다. 이 반응은 연속적으로 BaCO3와 TiO2의 고상-고상 반응을 거쳐서 BaTiO3가 형성된다.이 방법은 앞서의 BaCO3와 TiO2의 고상-고상반응보다는 향상된 것이나 이 방법으로도 BaTiO3만의 단결정이 생성되려면 750-1100oC의범위에서 소결을 해야한다. 또한 분자 수준의 반응을 진행기킬 수 없어 반응물과 생성물의혼합물이 얻어지며, 이것들의 분리가 불가능하거나 매우 어렵다. 그러므로 이렇게 생성된세라믹의 물리적, 기계적 강도는 약화되기 마련이다. 이러한 점등을 고려하여 순수한 출발물질을 제조하고, 이를 균질하게 반응을 시키며, 또 반응이 진행되는 정도를 파악할 수 있는 방법들이 모색되어 왔고 그 중 한 가지가 Sol-Gel법이다. Sol-Gel법은 금속의 유기 및무기화합물의 용액을 균일한 Sol화, Gel화 시키고 Gel의 열처리를 통하여 산화물 고체를제조하는 방법으로 분자단위의 구조를 조절할 수 있는 초미세구조공정(Ultra StructureProcessing)이며 분말이나 섬유, 박막 및 젤 Monolith 등의 제조가 가능한 분야이다. 그러나Gel을 1000oC 이상의 온도에서 열처리 하므로 고비용이 예상된다.이 외에도 alkoxide법 등이 있고 각각의 것에 대해 여러 연구자들이 연구를 수행했다.본 실험과 유사하게 가수분해를 이용하여 BaTiO3 를 제조한 연구자들도 있다. 그들의 연구는 높은 pH 범위서 금속염의 용액에 티타늄 이스터를 가수분해 시키면 BaTiO3가 형성된다는 것이나, 복잡한 실험장치나 반응을 진행시킬 높은 열원 등이 문제가 되어 상업화시키는 데에 장애 요소가 많다. 따라서 본 실험에서는 열처리에 의해서 고순도의 분말을 얻는것이 아닌 용매에 의한 분자구조의 재조정에 따른 초미분의 제조방법인 Sol-precipitation공정을 이용하여 저비용으로 Sol-gel 공정에서와 유사한 균일도에, 100nm 정도의 분자크기를 보이는 분말을 제조하고자 한다. 또한 Sol을 용매에 스프레이로 분사해 줌으로써 더 미세한 분자크기를 얻고자 하였다. 티타늄(IV) 이소프로폭사이드를 초기 전구체로 사용하였고 손쉽게 Ba-Ti 혼합 전구체를 얻기 위해서 물에 용해하는 Ba(C2H3O)2를 첨가하였다. 이렇게 얻어진 Sol을 이용하여 Sol-Precipitation 방법 및 Sol-Precipitation 공정을 수정한Spray 방법에 의해 BaTiO3를 제조하였으며 제조 조건에 따른 특성분석을 하였다. |
| 저자 | 이상균, 최광진, 구희정, 우경자, 김영대, 조영상, 구기갑 |
| 소속 | 한국과학기술(연) |
| 키워드 | BaTiO3; Coprecipitation; Spray |
| 원문파일 | 초록 보기 |
