| 물리화학기술연구소, 연소합성을 통해 세계 선진 수준의 각종 재료 개발 | ||
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 최근, 중국과학원 물리화학기술연구소 저온재료·응용초전도연구센터 기능성세라믹연구팀은 연소합성을 통한 열전기, 초전도, 적외선, 질소화물 세라믹 등 재료 제조 분야에서 저온·저압 조건에서도 자가연소 모드의 반응 합성을 달성할 수 있는 핵심기술을 파악하였다(Adv. Fun. Mater. 2016,26,6025；Acta. Mater. 2017,122,187；J. Eur. Ceram. Soc. 2016, 36, 1407). 연구팀은 연소합성의 독특한 비평형 반응조건을 이용하여 소결을 거치지 않고 원스텝(one step)으로 직접 조밀한 Cu2SnSe3 열전재료를 합성하였다. 또한 2위치 Ag, In 복합첨가(codoping) 방법을 통해 823K에서의 열전 성능지수를 1.4에 도달시켜 세계 최고 수준을 확보했을 뿐만 아니라 연소합성 방법으로 FeSe1-xTex 철계 초전도재료를 제조하고 담금질 실험 연구를 통해 Fe-Se(Te) 고체-액체 시스템의 반응 메커니즘을 규명함으로써 FeSe1-xTex 재료 합성 공법의 최적화에 이론적 지침을 제공하였다. 한편 중국과학원 전기공학연구소 마옌웨이(馬衍偉) 연구원과의 협력을 통해 연소합성 그래핀을 사용한 고성능 슈퍼 커패시터를 제조하였다. 해당 커패시터의 비정전용량은 244 F/g, 에너지 밀도는 136 Wh/kg, 전력밀도는 1,000 kW/kg, 100만 주기 순환 후 커패시터의 용량 유지율은 90 %를 초과하며 200개 LED 램프를 동시에 밝힐 수 있다(Adv. Mater. 2017, 1604690). 이는 저원가로 제조한 슈퍼 커패시터용 그래핀의 공정화 응용전망을 제시하였다. 또한 연소합성 산업화 영역에서 연구팀은 세계 최초로 대형 저압 반응용기(reaction kettle)로 고품질 질화 실리콘 파우더를 연소·합성하였다. 단일 용기의 합성량은 25 kg에 달해 세계 동종업종 기업의 단일 용기 생산량(≤5 kg/용기)에 비해 5배 높다. 또한 연구팀이 독립적으로 개발한 0.8 m3 용적의 반응 용기는 기존에 보고된 바 없는 최대 용적의 고압 연소합성 장비이다. 러시아과학원 재료·구조거시반응속도연구소는 2014년부터 물리화학연구소와 지속적인 협력을 이어왔는데 이번 성과는 동 연구소 Alymov 소장의 높은 평가와 관심을 받았다. 이로써 연소합성을 통한 세라믹 파우더 재료의 공정화 및 규모화 연구는 세계 선진 수준에 도달하였다. 아울러 국가자연과학 우수청년기금을 획득한 류광화(劉光華) 연구원은 기체-고체 연소합성을 통한 첨단 세라믹재료 제조법칙을 체계적으로 정리하였고 국가 발명특허 4개를 신청하였으며 공동저자로써 편집한 연소합성 관련 영문 저서 2 편은 국제 최대 과학기술 출판사인 Wiley-VCH와 Bentham에 각각 출판되었다. 연소합성은 새로운 재료 제조기술로서 공법이 간단하고 제조 주기가 짧고 에너지 소모가 거의 없으며 친환경적인 등 특성으로 국제 재료학계의 광범위한 관심을 받고 있으며 최근 20여 년동안 신속하게 발전하였다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201612/t20161222_4585636.shtml |
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