소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

분말/세라믹연구본부

분말/세라믹연구본부

실장 김영국

연구실 소개

기능분말연구실은 나노 및 전자기 분말소재, 기능성 에너지 소재, 다기능성 융복합 분말소재 등의 제조 및 응용 공정 개발연구를 수행하고 있다. 이러한 연구를 기반으로 신기능성 전자기부품, 친환경 에너지변환소자, 고성능 자석, 환경정화 및 바이오 등의 응용분야와 관련된 연구인프라 구축 및 연구역량을 강화하고 있다.

055-280-3517

주요 실적

비희토류 영구자석 자성재료 관련 논문 게재 6건 (SCI 4편, 비 SCI 2편), 국내외 특허 출원 2건
열전도성 분말-고분자 복합체 관련 논문 게재 3건, 국내 특허 출원 1건
비희토류 Fe 계 자석소재 제조공정 기술 관련 논문 게재 1건, 발표 및 국내 특허 출원 2건
희토류 저감/대체 영구자석 소재 기술 관련 논문 게재 1건, 국내 특허 출원 2건
열플라즈마법에 의한 나노분말 등 관련 논문 게재 4건, 국내외 특허 출원 3건

주요 연구분야

비희토류 Meso-scale 자성입자 제조 신공정 및 벌크화기술 개발
양자점 연속합성 및 응용기술 개발
열전도성 유무기 복합 열계면소재
비희토류 Fe 계 자석소재 제조공정 기술개발
열플라즈마에 의한 나노분말 제조 및 탄소피막 형성기술 개발
희토류 저감/대체 영구자석 소재 개발
결정배향 압전 세라믹스 개발

향후 연구계획

  • 비희토류 또는 희토류 저감된 Mn/Fe 계 신영구자석 조성 및 제조공정 개발
  • 양자점-다공체 결합 기반 광감응성 입자소재 기술 개발
  • 준안정상 기반의 Fe계 자성재료 고특성화 연구개발
  • 특수 나노분말 및 복합체 제조 및 특성제어 기술 개발
  • 3D 프린팅을 이용한 고특성 영구자석 제조 및 희토영구자석 재이용기술 개발
  • 연계 및 비연계 압전 세라믹스의 결정배향 기술 개발

연구개발 추진실적

비희토류 Meso-scale 자성입자 제조 신공정 및 벌크화기술 개발

[과제 소개]

  • 기존 자성소재에서 구현되지 않았던 스핀전자밀도 및 격자구조의 고차원 모듈레이션 기술을 이용한 새로운 비희토류 영구 자성소재를 연구하여, 차세대 전기자동차, 친환경 발전, IT기기 등의 응용을 위해 세계 최고 성능의 고온성능과 고에너지밀도를 갖는 Super-Magnet 창의소재군을 개발하고자 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 고보자력 Mn계 분말 제조공정 개발
  • Mn계 자성분말의 상변태 메커니즘 규명
  • 열간성형공정에 의한 벌크화공정 개발
고보자력 Mn계 자성분말
Mn계 자성분말의 상변태

양자점 연속합성기술 개발

[과제 소개]

  • 가시광 발광특성이 우수한 양자점 나노입자의 대량생산을 위한 연속합성 기술 개발로 기존 회분식 공정으로는 산업화가 어려웠던 양자점의 고품질 대량생산이 가능해짐.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 유체흐름 제어를 통해 반응용기 내 좁은 반응영역을 형성시키는 Taylor-Couette 반응기 를 활용하여 고품질 양자점의 연속합성기술 개발
(a) 연속합성된 양자점의 발광특성; (b) 합성시간 경과에 따른 양자점의 발광선폭

비희토류 Fe 계 자석소재 제조공정 기술개발

[과제 소개]

  • 비희토류 철계 및 산화철계 자석소재의 고특성화를 목적으로 계산재료과학 기반 조성 설계 및 준안정상 형성 공정설계를 기반으로 하여, 자기특성이 증진된 영구자석소재 및 상업화 용이한 연속 제조공정 기술개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 질화철 자성분말의 연속제조공정 및 형상조정기술 및 보자력증진 조성확보
  • 초고보자력 (Hc~20 kOe) 경자성 산화철 조성 및 연속제조공정 기술 확보
  • 논문 1건 발표 및 국내 특허 출원 2건
경자성 질화철 및 산화철 영구자석소재

열플라즈마에 의한 기능성 나노분말 제조 기술개발

[과제 소개]

  • 이송식 직류 열플라즈마에 의한 금속, 반도체, 질화물 등 기능성 나노분말 제조 및 core/shell 구조와 특성제어를 통한 전자기부품, 환경정화 등 용용소재 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 메탄가스 함량에 따른 Germanium 나노분말의 형상제어(Sphere to Rod) 기술
  • Graphite cathode에 따른 Fe 나노분말의 탄소피막 형성 및 제어기술
메탄가스 함량에 따른 Ge 나노분말의 형상제어
Graphite 음극 및 메탄 첨가에 따른 Fe 나노분말의 특성제어

결정배향 압전 세라믹스 개발

[과제 소개]

  • 다결정 압전 세라믹스의 결정 입자를 특정한 방향으로 배열시킴으로써 기존의 무배향 압전 세라믹스에 비해 소재에 비해 압전 특성 향상이 가능한 기술로서 결정배향용 template 합성, 결정배향 성형, template 선택 성장 등의 핵심 요소 기술로 구성되며 연계 및 비연계 압전 세라믹스에 동일하게 적용 가능한 공정 기술임.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 결정배향용 신조성 template 개발
  • PZT, PMN-PZT 소재의 결정배향 가능성 탐색 연구

연구개발 성공사례

고연성 고열전도성 유무기 복합열계면소재 기술 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 이정구 박사
  • 전화 : 055) 280-3606
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 15.01.01~17.12.31 / 396,000천원 (직접비)

[기술의 핵심]

  • 고분자 복합체 내 열전도성 입자의 구조/조성 및 배열을 제어하여 LED, CPU 등 전자소자의 효과적인 방열 및 소자보호를 위해 전자소자-heat sink 계면에서의 열전달을 원활하게 해주는 열계면 소재의 방열 및 기계적 특성 향상기술

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 고분자 복합체 내 고가의 BN함유량을 저감시키면서도 높은 열전도도 달성
  • 외부자기장을 이용하여 열전도성 복합체 내의 구상 필러입자의 선형 배열을 유도하여 복합체의 열전도도를 2배 이상 향상시켰음.
(a) BN함유 복합체의 열전도도, (b)외부자기장 인가에 따른 복합체내 입자배열 및 (c) 열전도도 특성

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 국내특허 출원 : 1건(2016-10-0174425;열전도성 고분자 복합체 및 이의 제조방법 )
  • 국내외 논문 게재 : 2건 (JCR 상위 5% 등재지 1건, JCR 상위 10% 등재지 1건)
    • ① Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Volume 98, July 2017, Pages 184-191, Synergistic effect of spherical Al2O3 particles and BN nanoplates on the thermal transport properties of polymer composites
    • ② Composites Part B: Engineering, Volume 136, 1 March 2018, Pages 215-221, Magnetic field-induced enhancement of thermal conductivities in polymer composites by linear clustering of spherical particles
  • 국내외 학술회의 발표 : 2건

[기술효과 및 활용분야]

  • 기존 사용 열계면소재의 열적 기계적 특성 향상
  • 전자소자 보호를 위한 방열용 열전도시트의 형태로 활용