소개글
"졸겔"에 대한 내용입니다.
목차
1. 졸-겔법 개요
1.1. 졸(Sol)과 겔(Gel)의 정의
1.2. 졸-겔법의 정의
1.3. 졸-겔법의 역사
2. 졸-겔법의 종류
2.1. 알콕사이드 졸-겔법
2.2. 콜로이드 졸-겔법
3. 졸-겔법의 장단점
3.1. 장점
3.2. 단점
4. 졸-겔법의 공정 과정
4.1. 가수분해(Hydrolysis) 반응
4.2. 축합(Condensation) 반응
5. 졸-겔법으로 제조되는 나노물질
5.1. 제로겔(Xerogel)
5.2. 에어로겔(Aerogel)
6. 참고 문헌
본문내용
1. 졸-겔법 개요
1.1. 졸(Sol)과 겔(Gel)의 정의
졸(Sol)은 액상에 고체입자가 분산되어 있는 콜로이드 상태를 의미한다. 우유와 같이 미세한 입자들이 액상에 분산되어 있는 것이 대표적인 졸의 예이다. 한편, 겔(Gel)은 졸의 입자들이 물리적인 힘으로 연결되어 형성된 망상조직을 의미한다. 실리카겔과 한천이 겔의 대표적인 예이다. 졸의 입자들이 서로 엉켜 빼곡한 구조를 이루게 되면 겔 상태로 변화한다.
1.2. 졸-겔법의 정의
졸-겔법이란 금속의 유기 및 무기 화합물을 용액으로 하여, 용액 속에서 화합물의 가수분해와 중축합반응에 의해 용액을 금속화합물 또는 수산화물의 미립자가 용해된 졸로 만들고, 반응이 지속됨에 따라 겔은 고체화되며, 겔을 열처리하여 유리, 비정질, 다결정 산화물 고체를 제조하는 방법이다."
1.3. 졸-겔법의 역사
1946년 규산에스테르의 가수분해를 통한 겔 제조 연구(Dislich,독일)가 진행되었다. 1950년대에는 금속 알콕사이드로부터 SiO2막 혹은 TiO2-SiO2박막 형성의 연구(쇼트유리회사, 서독)가 진행되었다. 1970년대에는 졸-겔법에 관한 연구가 성황되었고 유리제조 연구(Dislich)와 소결 다결정체 연구(Mazdiyasni)가 진행되었다. 1980년대 이후 다양한 응용분야로 발전하였다."
2. 졸-겔법의 종류
2.1. 알콕사이드 졸-겔법
알콕사이드 졸-겔법은 금속 알콕사이드(M(OR)n)의 가수분해와 축합 반응을 이용하여 저온에서 유리나 세라믹을 합성하는 기술이다. 알콕사이드 졸-겔법에서는 직경이 3~4nm인 일차입자들이 겔 망목을 형성한다. 입자들이 사슬로 뭉쳐지면서 겔 소지를 단단하게 하고, 건조되면서 수축이 진행되다가 소결 중에 기공이 닫혀 최종적으로 기공이 제거된 소자가 된다.
금속 알콕사이드는 반응성이 풍부하고 용액 중에서 산소-금속-산소 결합으로 이루어진 금속 산화물 중합체의 형태를 가지고 있어 졸-겔 원료로 사용된다. 일반식은 M(OR)n으로 표현되며, M은 금속, R은 알킬기, n은 M의 산화수를 나타낸다. 대표적인 금속 알콕사이드로는 실리콘 알콕사이드인 TEOS(tetraethyl orthosilicate, Si(OC2H5)4)가 있다.
알콕사이드 졸-겔법의 공정 과정은 다음과 같다. 먼저 금속 알콕사이드를 용매에 용해시켜 균일한 졸을 만든다. 이후 가수분해 및 축합 반응을 통해 고분자 망상구조의 겔이 형성된다. 건조 공정을 거치면서 용매가 제거되고 수축이 일어나며, 최종적으로 소성 공정을 통해 다공성 무기 소재가 얻어진다.
가수분해 반응은 물과 금속 알콕사이드가 반응하여 금속 수산화물과 알코올이 생성되는 과정이다. 축합 반응은 금속 수산화물 간 탈수축합 반응으로, 알콕솔레이션(alcoxolation)과 옥솔레이션(oxolation)의 두 가지 메커니즘이 있다. 알콕솔레이션은 금속 알콕사이드와 금속 수산화물이 반응하여 M-O-M 결합과 알코올이 생성되고, 옥솔레이션은 두 개의 금속 수산화물이 반응하여 M-O-M 결합과 물이 생성된다.
이와 같은 일련의 화학 반응을 통해 졸-겔법으로 다양한 무기...
참고 자료
2022_2 화학적특성평가 박용일 교수님 강의자료
가수분해, 졸겔공정
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=397413&cid=42441&categoryId=42441
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=394495&cid=50314&categoryId=50314
“졸겔법을 이용한 세라믹스의 제조“, 요업재료의 과학과 기술, Vol.8. No.3(1993), 이해욱, 김창은, 김구대
“Sol-Gel 반응공정의 원리, 평가 및 응용”, 요업기술, Vol.10 No.2(1995), 오영제, 김승현
나노신소재와 졸겔공정 / 한국세라믹기술원 / 김창열
whs.inha.ac.kr/~cmwhang / 인하대 세라믹공학과 졸겔연구실 홈페이지
http://blog.daum.net/main3/16142873 / ㈜아이테르코마스 홈페이지
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