Sol-Gel 법을 통한 Glass 제작 시 Crack 억제 방안

소개

비정질재료 A+ 받았던 자료입니다.

목차

1. Sol-Gel법의 특징
2. 해결해야 할 문제
3. 건조 중의 Crack 발생 기구
4. 건조 중의 crack 억제 방안
5. 참고문헌

본문내용

1. Sol-Gel법의 특징
Sol-Gel법은 액체상태의 원료를 실온 부근에서 혼합하여 균일한 용액이 되도록 한 후, 낮은 온도에서 목표하는 유리가 제작 가능하게 된다. 이 공정의 대표적인 장, 단점은 다음과 같다.

○장점
①고순도 원료를 이용하여 저불순물 수준의 유리를 얻을 수 있다.
②균일용액을 경유하여 균일한 유리를 얻을 수 있다.
③박막 및 섬유상의 유리를 제작하기 쉽다.
④축합반응을 정밀하게 제어함으로써 분자 설계에 근거한 유리를 제작할 수 있다.
⑤CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition)법에 비하여 생산효율이 높다.
⑥저온 process이므로 에너지를 절약할 수 있다.

○단점
①원료가 고가이다.
②건조 시간이 오래 걸린다.
③Crack이 발생하기 쉽다.
④C, OH, 기공 등이 잔류하기 쉽다.
⑤소결 중 건조겔의 오염이 일어날 수 있다.

2. 해결해야 할 문제
Sol-Gel법 이용한 glass는 위에 언급한 단점으로 인해 대형화, 복잡형상에 대한 제작에 어려움이 있어 상업적 이용이 어려움이 있다. 따라서 Sol-Gel법에서 이러한 문제를 해결하기 위한 방안이 필요하며 방안은 다음과 같다.

①균일한 다성분 glass제작
②건조 중의 crack의 억제
③완전한 소결조건
위에 제시된 방안 중 ②에 대한 방안에 초점을 맞추어 분석하였다.

Crack은 고체에 가까운 Gel상태와 소결 과정에서 일어날 확률이 높다. 특히 건조 과정 중 일어나는 Gel의 crack이 발생한다면 소결에서 이를 완화시키기 위해서 많은 에너지가 필요하며 구조의 변형을 일으킨다. 따라서 이를 제어하기가 현실적으로 어렵기 때문에 Wet gel 또는 Dry gel에서 crack을 제어하는 것이 중요하다.

3. 건조 중의 Crack 발생 기구
건조 중 crack이 발생하는 원인은 Gel과 세공 사이에 모세관력이 작용하기 때문이다.

참고자료

· Journal of the Korean Ceramic Society Vol.26, No.5, PP.677~681, 1989
· 졸겔법에 의한 다공성 실리카 유리의 합성에 있어서 유기물의 영향
· M.PRASSAS, “Synthesis of glasses from gels: the problem of monolithic gels”,1982
· FIKRET KORKBIR, “Drying and Sintering of Sol-Gel Derived Large SiO2 Monoliths”, 1996
· 박원규, 졸겔법에 의한 벌크석영겔 및 유리의 제조 세라미스트 2(1), 1999.2, 16-22 (7 pages)6. http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2281908&cid=42419&categoryId=42419
· ‘세라믹 사출 성형체로부터 초임계 유체를 이용한 결합제의 제거’, 서강대학교 대학원 화학공학과 김수영
· 류봉기, 실용유리공학 p141~p152
· ゾル-ゲル法によるガラス作製上の問題点