KIMS 해외단신 123호 (2012.05.11)

일본 동북대, 비정질합금 나노와이어의 대량생산법 개발

   일본 마이나비뉴스 2012년 4월 19일자 기사에서는 일본 동북대학의 연구팀이 가스아토마이즈(gas atomize)법을 이용해 비정질합금 나노와이어의 대량생산법을 개발했다고 밝혔다.

   다음은 관련기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

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   일본 동북대학(동북대) 원자분자재료과학고등연구기구와 금속재료연구소의 연구팀은 가스아토마이즈(gas atomize)법을 이용해 비정질합금(금속유리)으로부터 나노와이어를 대량으로 생산하는 방법을 개발하는데 성공했다고 발표했다. 이번 성과는 미국 화학회지 ‘Nano Letters'에 곧 게재될 예정이다.

   비정질합금은 통상의 금속에서 볼 수 있는 전위 및 결정입계가 없어 이론적한계에 가까운 고강도를 가짐과 동시에 랜덤한 원자구조에 존재하는 원자간 간격 때문에 하중에 대한 응력회복이 일어나기 쉽고, 탄성한계 또한 높아 이를 구조부재 및 센서 등에 이용하려는 연구가 각지에서 진행되고 있다. 또한 비정질합금은 결정자기이방성이 없어 보자력이 낮으며 에너지가 소비되어 열이 되는 자심손실이 적어 모터 및 트랜스의 자심재료로도 이용되어 왔다.

   지금까지 CNT(탄소나노튜브) 및 실리콘나노와이어 등 나노구조에 대한 연구성과는 결정질재료로 구성된 나노구조에 대한 것이었다. 일반적으로 결정질재료로는 나노사이즈라도 전위, 점결함, 쌍결정, 결정입계 등 여러 결함부분이 존재해 이러한 부분에 응력 집중이 일어나면 파손되어 버려 긴 나노와이어의 제작이 어려웠다. 반면 비정질합금에는 이러한 전위결함 및 결정입계가 존재하지 않아 이를 이용하면 길고 강도가 높은 나노와이어의 제작이 가능해진다.

   이번에 사용된 가스아토마이즈법은 분말야금의 연구분야에서 용매기술을 바탕으로 한 분체제조의 중요한 기술로 확립되어 있어 비활성 가스로 가득 차있는 용기 안에서 다수의 노즐에서 가스제트를 용융금속상태의 금속 및 합금을 향해 분출하여 이를 분쇄함으로써 분말을 제작하는 방법이다.

   일반적으로 미세한 분말을 제작하는 경우 그 용탕온도를 융점보다 더 높은 온도에서 가열함으로써 용탕점도를 극단적으로 감소시켜 구상화를 용이하게 하고 있다. 이번 실험에서 연구그룹은 일단 시료를 융점 이상으로 가열한 후 용탕을 융점이하로 과냉각한 상태에서 가스아토마이즈를 실시했다. 이 상태에서는 점성과 예사성이 증대해 대량의 나노와이어를 제작할 수 있었다.

   이번에 개발된 방법을 이용하면 나노임프린트, 리소그래피 등 비용이 많이 드는 방법을 사용하지 않고도 쉽게 나오와이어를 제작할 수 있어 향후 고감도 자기센서, 고활성 촉매재료, 연료전지전극재료, 고밀도필터 등 분야에 활용될 수 있다고 한다.
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