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금속복합재료
In-situ TiC 금속복합소재
그래핀 강화 금속복합소재
하이엔트로피 합금 소재
그래핀 구리 나노복합소재
고분자복합재료
신축성 전도체 제조
탄소섬유/탄소나노소재/에폭시 나노복합재료
Basalt섬유 강화 복합소재
나노복합재료
그래핀 산화물 액정 섬유 제조
인공뼈용 생분해성 유무기 복합재료 제조
다공성 탄소섬유 제조
분자수준 혼합공정을 이용한 고강도 고인성 구조세라믹 복합재료 제조 공정 및 특성 연구

연구 개요

세라믹 재료는 높은 강도와 경도를 바탕으로 전자재료의 기판, 절삭공구, 치과용 재료, 고온 구조재료 등에 널리 이용되고 있다. 하지만 금속재료에 비해 취성이 매우 높기 때문에 그 용도가 제한되고 있다. 세라믹 구조재료의 취성을 극복하기위해, 강화재를 첨가하여 복합재료를 형성하는 연구가 널리 진행되고 있다. 이 중 본 연구실에서는 그래핀과 육방정 질화붕소 나노시트(BNNS)와 같은 2차원 나노물질을 세라믹 재료와 복합화하는 연구를 진행중이다. 그래핀과 BNNS와 같은 2차원 나노소재는 알려진 물질 중 가장 높은 수준의 기계적 물성을 보유하고 있어 강화재로써 높은 가능성을 보유하고 있다. 그래핀의 경우 미국, 일본, 중국, 스페인 등 여러 국가에서 세라믹재료에 복합화하는 연구를 진행하고 있다. 나노소재를 강화재로 사용하기 위해서는 분산성의 확보가 필수적인데, 기존의 기계적 혼합 방식으로는 그래핀의 응집 현상을 근본적으로 해결할 수 없다. 본 연구에서는 연구실에서 기 보유하고 있는 분자수준혼합공정을 그래핀/세라믹 나노복합재료에 적용하여 그래핀의 응집문제를 해결했고, 나아가 그래핀과 세라믹 기지 사이의 강한 계면을 형성하여 기존 결과보다 향상된 강도, 경도 및 파괴인성값을 얻을 수 있었다. 나아가, 고온에서 비교적 약하고, 흑색이라는 그래핀의 단점을 보완하기 위해 그래핀에 육박하는 기계적 물성을 보유하고 있는 BNNS를 세라믹 기지에 복합화하는 연구를 진행중이다. BNNS는 인체에 무해하고 백색이라는 장점이 있어 인공뼈 및 인공치아용 재료의 강화재로 큰 가능성을 갖고 있으며, 고온에서도 안정적이라는 장점을 갖고 있어 국방 및 우주소재로도 사용이 가능하다..


Fig 1. 구조세라믹의 이용분야


Fig 2. (a) 이차원 나노소재 강화 세라믹 나노복합소재의 분자수준혼합공정 (b) 그래핀과 세라믹 재료사이의 분자수준 혼합을 나타내는 TEM 이미지 (c) 이차원 나노소재의 인성 강화 기구



Last CGI Updated: January 26, 2011
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