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FTIR을 이용한 재료의 정성 및 정량 분석

2011 2학기 재료공학실험 3FTIR을 이용한 재료의 정성 및 정량 분석실험 결과 보고서목 차1. Graph 분석2. 구성 및 특징3. 원리4. 응용분야5. 참고문헌2011 2학기 재료공학실험 3신소재공학부1. PS(Poly styrene)그래프에 나타난 각각의 PEAK을 분석해서 각 물질의 결합구조를 예측하고 분석.? 스펙트럼 분석 방법에 의하여 접근해보겠다.먼저, 820~1660cm-1 영역에서 가장 강한 흡수를 나타내는 Carbonyl기가 있는지 살펴보면, 눈에 띄는 Peak가 보이지 않기 때문에 없는 것으로 판단된다. 또한, O-H(Alcohol, Phenol), N-H(Amine), C-O(Ether)도 모두 해당되지 않는다.세 번째 고려 요소인 이중 결합 및 방향족(Aromatic) 고리를 보면, C=C(1650cm-1) 근처에서 약한 흡수, 1600~1450 cm-1 범위에서 중간세기 또는 강한 세기까지 흡수 모두 해당되므로 이것에 해당됨을 알 수 있다. 좀 더 정확한 방향족 및 결합을 알기 위해서 분석하면, 3000 cm-1의 왼쪽에서 일어나는 방향족 Vinyl과 그에 오른쪽에서 일어나는 지방족을 살펴보자. 둘 다 해당되는 것을 알 수 있다.정리하면,3000 cm-1 부근 : Alkanes(-CH2-)의 신축(stretch)진동1465 cm-1 부근 : Alkanes(-CH2-)의 굽힘(bend) 진동720 cm-1 부근 : C-H 굽힘 결합분자의 구조가 cis형일 경우에는 C-H 굽힘결합이 700cm-1 근방에서 일어나고, trans형일 경우에는 970cm-1 근방에서 일어나기 때문에 이성질체의 구별이 가능하다. 실험결과를 분석했을 때 C-H 굽힘결합이 700cm-1 근방에서 일어났기 때문에 시료는 cis형 PE라고 추측해 볼 수 있다2. Decane의 IR 스펙트럼에는 3개의 주요 peak가 존재하며 이 3개의 peak 성분을분석.a : 2850 cm-1 에서 나타나는 peak는 Alkanes(-CH2-)의 신축(stretch)진동b : 1465 cm-1 에서 나타나는 peak는 Alkanes(-CH2-)의 굽힘(bend) 진동C : 1375 cm-1 에서 나타나는 peak는 (-CH3)의 굽힘(bend)진동? 이것으로 CH3(CH2)8CH3에서의 성분들을 알 수 있고 각 성분들이 어떤 역할을 하는지 알 수 있다.3. 1-Hexanol의 IR 스펙트럼에서 5개의 주요 peak가 존재하며, 이5개의 peak 성분을 분석.a : O-H(H-Bonded)b : Alkanes(-CH2-)의 신축(stretch)진동c : Alkanes(-CH2-)의 굽힘(bend) 진동d : (-CH3)의 굽힘(bend)진동e : C-O(alcohol)5. REFERENCE1)http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2954612)http://kin.naver.com/open100/detail.nhn?d1id=11&dirId=1115&docId=535194&qb=RlRJUg==&enc=utf8&section=kin&rank=3&search_sort=0&spq=0&pid=gqXoBc5Y7u8ssuu45p4ssc--110285&sid=TquojKaYq04AACCIDEs

공학/기술| 2011.12.02| 4페이지| 1,500원| 조회(851)

스펙트럼, FTIR/재료공학실험/정, 결합구조

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Synthesis of Fe3O4(Magnetite) Nanoparticles 실험 결과 보고서

2011 2학기 재료공학실험 6Synthesis of Fe3O4(Magnetite) Nanoparticles실험 결과 보고서목 차1. V.S.M 그래프 분석2. Data 분석3. 자기적 특성 응용분야4. 참고문헌2011 2학기 재료공학실험 6신소재공학부1. V.S.M(Vibrating Sample Magnetometer) 그래프1.1 위 그래프는 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 통해 측정한 Fe304 나노입자의 자성 데이터이다. VSM 특징 및 기능에 대해서 설명하고, 두 온도에서 데이터 차이점에 대해서 서술하시오.1.1.1 VSM 특징 및 기능(1) 원리 및 기능: VSM은 Hall probe에 의해서 가한 인가 자장을 기록하고 시료의 자화값은 패러데이 법칙에 의해서 시료에 진동을 가할 때 얻어지는 기전력을 기록하여 시료의 자화값을 측정한다. 패러데이(Faraday)법칙은 만약 막대자석의 N극을 코일쪽으로 향하게 하여 코일쪽으로 밀면 검류계가 움직이며 코일에 전류가 흐름을 알 수 있다. 이러한 결과로 나타나는 전류를 유도전류라 하고 유도기전력에 의해 만들어 졌다고 한다. VSM은 이 작동원리에 의하여 시료에 진동을 가할 시 발생하는 유도기전력을 seerch coil에서 검출하여 이 기전력에 의해 시료의 자화값을 측정하는 방법이다.재료의 자기적 특성을 자기장, 온도, 시간의 함수로 간단히 측정할 수 있으며, 최대 2 tesla의 자력과 2 K to 1273K 온도범위의 빠른 측정이 가능하다. 또한 모든 형 태의 시료(power, solid, thinfilms, single crystals, liquids, etc)을 측정할 수 있다.(2) 특징시료를 Sample holder에 넣어 균일한 자기장내에 놓으면 가한 자기장과 시료의 자기적 감수율의 곱에 비례하는 자기쌍극자 모멘트가 시료에 유도된다. VSM Console 내의 발진회로에서 발진되는 교류 신호를 Transducer에서 역학적인 진동으로 바꾸어 Sample rod를 통하여 한편 저온이나 고온실험에서는 열전대의 열기전력을 recorder의 X축에 입력시키면 온도변화에 대한 자화곡선을 얻게 된다.유도기전력의 크기는 자기장의 변화가 심할수록 커진다. 아무리 자기장이 강하여도 변하지 않으면 전류가 유도되지 않는다. 마치 아무리 강한 불빛이라도 가만히 켜있는 것은 멀리서 느끼기가 힘들지만, 그보다 훨씬 작고 약한 불빛이라도 깜박거리면서 밝기가 변하면 멀리서도 쉽게 알 수 있어 배들이 그 등대로 유도되는 것과 비슷한 현상이다. 자기장이 변해야 전기가 생긴다는 기초적인 원리 때문이다. 변하는(운동하는) 전기(전류)은 자기장을 만들고, 운동하는 자석(자기장)은 전기를 만든다. 또한 코일을 많이 감을수록 강한 기전력이 생긴다. 코일이 많다는 것은 그 속에 전기의 근원이 되는 많은 자유전자가 있다는 말과 같으므로 당연히 전기가 더욱 강하게 발생하게 된다. 즉, 유도기전력은 자기장의 변화가 클수록 커지며, 코일의 감은 횟수가 많을수록 커진다. 자기장 B안에 있는 주어진 표면을 지나는 자기 선속Φ는 Φ = BA [ Φ: 자기 선속(Weber, 웨버)B: 자기장(T, 테슬라) 1T=1N/A.mA: 자기장이 지나는 면적(m2) ]N번 감은 코일에 dt동안 dΦ의 자기장 변화가 있다고 할 때의 유도 기전력은 ε =-N dΦ/ dt[ε: 유도된 기전력(V, 볼트)dΦ: Φ의 변화량(Weber, 웨버)dt: 시간(s)](3) 두 온도의 데이터 차이점? 그래프를 보면 온도 5 K에서의 자화값의 변화는 300K에서의 자화값 변화보다 변화가 더 큰 것을 알 수 있다. 이는 자화값의 영향을 주는 유도기전력의 변화가 5K에서보다 300K에서보다 더 큰 크다는 것을 입증한다. 온도는 결정립 성장에 의해 자기적 성질이 저하되거나 향상되는데, 상전이나 변화가 일어날때에 충분하지 않은 온도이거나 너무 큰 온도로 인하여 그래프 차이가 보인다.1.2 두 가지 온도에서 나타내는 자성(magnetism)의 종류와 특징을 서술하시오.자성재료란 자계가 가해지면 자속이 현저하게 증가하페리자성(Ferrimagnetism)으로 구분되어진다.1.2.1 반자성체(diamagnetism)? 남은 각운동량은 전자의 궤도 운동에 의한 것인데, 이로 인한 자기 모멘트는 항상 외부 자기장과 반대의 자기장을 형성하므로, 결과적으로 이러한 물질 내의 자기장은 외부 자기장에 비해서 작은 값을 가진다. 이런 자기적 성질을 ‘반자성 (Diamagnetism)’이라 한다. 강한 자극 가까이 가져가면 약한 반발력을 받는다. 반자성물질의 원자는 고유의 자기 쌍극자 모멘트를 가지지 않으나 강력한 외부 자기장이 작용하면 원자내에 자기 쌍극자가 유도되기 때문이다. 즉, 자기장을 걸어주면 전류의 변화에 의한 자기 모멘트가 변해 새로운 자기 자기모멘트가 유도된다. 반자성은 온도에 거의 의존하지 않는다. 외부자기장에 의해서 유도된 전류에 의해서 생긴 자기장의 방향은 외부 자기장의 방향과 반대가 된다. 반자성 물질의 자기화율은 음의 값이고, 크기는 상자성의 1/10 ~ 1/100이다. 초전도체는 완전도체이고, 완전 반자성 물질.(매우 강한 반자성) 외부의 강한 자기장도 물질 내부로 침투하지 못한다.1.2.2 상자성체(paramagnetism)? 스핀이 반대인 짝이 없는 전자가 존재하는 원자나 이온들로 구성된 물질의 경우 각 원자나 이온들은 알짜 모멘트를 갖게 된다. 이 알짜 모멘트들은 외부 자기장이 가해졌을 경우, 외부 장의 방향으로 정렬하게 된다. 따라서 물질 내의 자기장은 외부 자기장보다 커지게 된다.외부 장이 없을 경우에는 보통 열적인 요동 때문에 이 알짜 모멘트의 평균값은 0이다. 결과적으로, 외부 장이 있을 때만 물질 전체의 알짜 모멘트 값이 외부 장에 더해지게 되고 이런 상태를 ‘상자성(paramagnetism)’이라 한다.원자에 unpaired spin이 존재하고 orbital에 의한 효과를 무시할 수 있는 경우 spin에 의한 magnetic moment가 자성을 형성하게 되고 외부 자장에 대해 같은 방향으로 자화가 일어나며(이는 자화율이 양의 값을 가짐을 뜻한다.)렬을 깨고 무질서하게 배열하기 때문에 도미노 현상으로 magnetization의 배열을 방해하여 자화율이 감소하게 되며 이는 Curie's law에 의해 다음과 같은 관계가 있다.퀴리의 법칙 (Curie’s Law) :1.2.3 강자성체(Ferromagnetism)&반강자성(Antiferromagnetism)? 상자성의 경우에서처럼 알짜 모멘트 값을 가진 원자나 이온들로 구성된 물질에서 각 모멘트들이 주위의 다른 모멘트들과 강한 상호작용을 한다면, 외부 자기장이 없이도 전체 알짜 모멘트의 평균값이 0이 아닌 상태가 될 수 있다. 보통 각 모멘트들 사이의 상호 작용은 모멘트들이 서로 같은 방향을 향하게 되는 ‘강자성 (Ferromagnetism)’의 경우와 서로 반대 방향을 향하게 되는 ‘반강자성 (Antiferromagnetism)’의 경우가 있다. 반강자성 : 구성 원자의 자기 모우멘트는 정렬되어 있으나 서로간에 방향이 반대이어서 전체로서는 자기 모멘트가 없다. 자기적 성질 중에서 ferromagnetism이 가장 중요하며 이론과 응용 면에서도 가장 주목 받고 있다. paramagnetism과 같이 ferromagnetism 재료는 영구 자기 모멘트를 가지고 있다. 그러나 영구 자기 모멘트가 무질서하게 배열하는 paramagnetism과는 달리 이웃 원자들의 모멘트는 한 방향으로 정렬하므로 spontaneous net magnetization가 재료의 대부분 영역에서 존재하며 중요한 것은 이것이 외부 자기장이 존재하지 않아도 일어난다는 것이다. ferromagnetism의 온도의존성은 Curie's law가 수정된 형태인 Curie-Weiss law를 따른다.Tc 이상에서는 paramagnetism의 특성을 보이며 Tc 이하에서는 온도에 의한 효과가 줄어들면서 이웃하는 전자 spin들 간의 interaction (exchange energy)에 의하여 서로 평행하게 배열하게 되어 spontaneous magnetization이 일어나고 이 결과 permane를 간단히 살펴보면 양이온 사이의 산소음이온의 p orbital의 spin에 의해 양이온들이 반대방향으로 정렬하게 된다.양이온 사이의 산소 음이온에 의해 자기모멘트가 antiparallel하게 정렬하는 모습1.2.4.페리자성(ferrimagnetism)? 자화된 경우에 자발자화의 자기모멘트가 크기가 다른 것 끼리 역평행으로 되어서 그 차가 자화로 나타나는 자성체이다. 비금속 자성체인 페라이트가 대표적인 물질이다.이웃 자기 모멘트가 반대방향이면서 그 크기가 같지 않을 때 net moment는 영이 되지 않고 어느 정도 남아 있게 되는데 이것을 ferrimagnetism이라고 하며 온도의존성은 ferromagnetism과 비슷한 형태를 보인다.*자기 히스테리시스자성체에 생기는 자속밀도는 작용하는 자계의 세기가 같더라도 그 이전의 자화 상태에 따라 다른 값으로 되는 것을 말한다.1.3 상온에서 나타나는 자기적 성질의 응용분야에 대해서 서술하시오.? 자성재료가 상온에서 나타나는 성질로 적용되는 대표적 용도는 다음 아래 표와 같다.2. Data 분석2.1 위 그래프는 Fe3O4 나노입자의 XRD 데이터이다. 결정 구조를 유추해보고, 그 구조의 특징에 대해서 설명하시오.? 위의 XRD 데이터만으론 어떤 파장으로 측정하였고, 측정 시편의 lattice parameter가 얼마인지가 나타나 있지 않으므로 정확하게 이것이 어떤 결정 구조를 가지고 있다 라고 판단하기 어려웠다. 그래서 아래 2)번 과제에 사용한 Fe3O4의 JCPDS card 데이터를 이용하여 peak 값들을 통해 결정면들을 알아내어 결정 구조를 유추해볼 수 있었다. 결정면들은 (311), (440), (220), (511), (400) 면 등이었고 이와 같은 결정면을 가진 물질들을 조사해본 결과 큐빅 역스피넬 구조로 유추 가능했다. 문헌들을 찾아본 결과, 실제로도 Fe3O4는 역스피넬 구조를 가지고 있었는데, 역스피넬 구조의 경우 화학식의 형태는 B(AB)O4의 형태를 가지게 된다. 여기서 A2+ 이온이 Oc이다.

공학/기술| 2011.11.25| 10페이지| 1,500원| 조회(468)

재료공학실험, Synthesis of Fe3O4, magnetite, nano..

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Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정 실험 결과 보고서

2011 2학기 재료공학실험 4Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정실험 결과 보고서목 차1. 리튬이온전지의 구성요소2. 이론용량 구하기3. Hybrid 자동차 및 전기 자동차4. Potential Plateau가 생기는 이유5. 참고문헌2011 2학기 재료공학실험 4신소재공학부1. 리튬이온전지의 구성요소와 각 구성요소에 대하여 설명하시오.? 리튬 이온 전지 역시 다른 전지와 마찬가지로 2개의 전극(+, -극), 분리막, 전해질로 구성되어 있다.1.1 양극① +극으로 이용되는 전극물질은 리튬 이온이 쉽게 들락거릴 수 있는 공간을 포함하는 결정 구조(crystal structure)를 지녀야 한다.② 산화와 환원이 될 수 있는 금속 이온이 포함되어 있다.③ 금속이온이 포함된 산화물, 인산염 들이 +극에 알맞은 특징을 지니고 있다.④ 성질이 다른 금속이온을 첨가하여 만든 복합물질들이 순수한 물질보다 전지의 성능이 우수하다.⑤ 대표적인 +극으로 사용되는 물질로는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬철인산염(LiFePO4), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등이 있다.1,2 음극① 금속 리튬, 흑연(graphite)등이 있고, 리튬티탄(lithium-titanate) 결정, 실리콘-흑연 복합물(composite)을 ?극으로 사용한 전지들이 있다.② 리튬 금속을 ?극으로 사용하면 충/방전을 반복할 때 본래의 전극 모양을 유지하기 힘들고, 그 결과 +극과 접촉이 되면 전지가 망가져서 흑연 혹은 결정 격자를 가진 물질을 이용하여 문제를 해결하기도 한다. 충전할 때 결정격자 내에 금속 리튬을 석출하면 ?극의 전극 모양을 유지할 수 있고 +극과의 접촉으로 인한 전지 파괴 문제도 해결할 수 있기 때문이다.③ 나노 크기의 결정을 이용하면 전극면적을 넓히면 충방전의 속도 증가, 에너지 밀도의 상승과 같은 효과가 나타난다.④ 전극물질에 따라, 충방전 속도도 달라지고, 전압과 용량이 변할 수 있다.1.3 전해질? 전해질은 리튬 이온 염(예: LiPF6)을 물이 전혀 없는 유기용매에 녹인 것을 사용한다. 전해질에 물이 있다면 리튬 금속과 폭발적인 반응이 일어나므로 전지를 사용하기도 전에 망가진다.1.4 분리막 : 전기가 통하지 않는 고분자 분리막으로 +극과 -극이 직접 접촉이 되는 일을 막는다. 만약에 분리막이 없으면 +극과 -극이 직접 접촉되고, 소위 말하는 쇼트가 일어나 전지를 사용할 수 없다2. 현재 상용화된 셀에 쓰이고 있는 LiCoO2(양극)와 Graphite(음극), Li 메탈의 )이론용량을 구하시오.?① 1몰의 물질로 얻을 수 있는 )전기량은 1 Faraday x 1mole 이다= 1.602x 10-19 C(A·s) x 6.023x1023 = 9.648846x 104 A·s/mol= 9.648846x 104 A·s/mol ÷ 3600 h/s= 26.8023 Ah/mol② )몰 질량은 각각의 질량 곱하기* LiCoO2 = (6.941+58.93+15.99x2)= 97.851g/mol,* Graphite = 12.01 x 6= 72.06 g/mol* Li = 6.941 g/mol③ 전기량을 각각의 물질의 몰 질량으로 나눠 주면 이론 용량을 구할 수 있다.* LiCoO2 = 26.8023 Ah/mol ÷ 97.851g/mol= 273.9 mAh/g* Graphite = 26.8023 Ah/mol ÷ 72.06 g/mol= 371.9 mAh/g* Li = 26.8023 Ah/mol ÷ 6.941 g/mol= 3861.4 mAh/g3. LiCoO2의 실제 전지에서의 용량은 이론 용량의 50~60% 밖에 사용할 수 없고, 또한 충전함에 따라 LiCoO2의 부피가 증가한다. 그 이유를 설명하시오.3.1 전해액? 전지의 충,방전이 반복되면서 흑연계 탄소(graphite) 음극에 리튬이온이 흡장/방출되는 과정에 있어서, 보통 전해액과 리튬과의 반응이 일어나면서 흑연 표면을 피복시키는 층 (passivating layer 혹은 solid electrolyte interface)이 형성된다. 사용하는 전해액 시스템에 따라 이 피복층의 두께와 흑연 경계면의 상태가 달라져 충, 방전 특성에도 영향을 미친다.① EC계 전해액을 사용하면 흑연 표면에 얇은 피복층이 생겨 효율적인 리튬이온의 이동을 도와줄 수 있어서 저전위에서의 충*방전이 효율적② 저점도 용매인 DMC나 고유전율 용매인 PC를 단독으로 사용할 때에는 피복층이 두꺼워져 계면저항이 증가하기도 하고 혹은 경계층에 있는 흑연 입자를 박리시켜 충방전 효율을 급감3.2 전지의 한계LiCoO2 + Cy ―――→ Li1-xCoO2 + LixCy 〓〓〓 Li1-x + dx CoO2 + Lix-dxCy전지에서의 전지반응은 첫 충전 방전과 같다. 첫 충전에서 LiCoO2의 리튬 중 x 만큼이 탄소 음극으로 이동하여 LixCy를 형성한다. 통상 x=0.5 정도의 리튬이 LiCoO2로부터 방출되도록 전지를 설계한다. x가 0.5 이상이면 LiCoO2의 결정성이 저하되어 전지의 비가역적 충방전이 급속히 진행되어 사이클 수명이 급감한다. 따라서 전지로서 이용가능한 최대 방전용량은 이론 용량의 1/2인 137 mAh/g 정도이다.3.3 구조의 문제Li+이온이 Graphite 층상구조(closed hexagonal structure) 사이로 들어갈 때, 골고루 퍼져서 가지 않고, 근거리로 국한하여 들어갈 것이라서, 전 영역에 퍼질 거라고 가정한 이론용량과 차이가 있다.3.4 부피의 증가? 충*방전이 될 때 LiCoO2 의 표면에 도달한 Li+ 이온이 층상구조 사이사이에 도달하지 못하고 표면에서 있다가 다른 Li+ 이온들과 만나서 응집됨으로 인해, 표면부터 Li 덩어리들이 생성되어 부피가 증가할 것이다. 또한, Li+이 들어갔다 나왔다 할 때 결정 구조상의 변화를 수반하여 부피가 변할 것 같다 즉, Li+ 이온이 충전될 때 빠져 나가게 되는데, 이때 빠져나가는 양이 적거나 많으면 구조적인 안정도를 유지하기 위해 Li보다 큰 일부 전이금속들이 Li의 자리로 들어오게 되어 부피의 팽창을 수반할 것이다.4. 밑에 그림과 같이 Graphite를 음극의 경우 충*방전 시 세 번의 Potential Plateau가 생기는 이유를 설명하시오.

공학/기술| 2011.11.25| 5페이지| 1,500원| 조회(480)

재료공학실험, li, 리튬이온전지, potential plateau, 이론용량, 리튬이온전지의 구성요소

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결정질 실리콘 태양전지용 기판의 텍스쳐링

2011 2학기 재료공학실험 4결정질 실리콘 태양전지용 기판의 텍스쳐링목 차1. 태양전지 효율 곡선에 대한 조사 및텍스쳐링에 의한 상승요소2. 실리콘 태양전지용 단결정 웨이퍼의이방성 식각원리3. Reference2011 2학기 재료공학실험 5신소재공학부1. 태양전지의 효율 곡선에 대한 조사 및 텍스쳐링에 의한 상승요소 찾기?1.1 변환효율 (Conversion Efficiency)= 태양전지의 변환효율 η는 입사광전력에 대한 출력전력의 비로 정의된다.1.2 실질적인 예PVT패널에서 PV모듈은 60W기준에서 공칭효율은 6%이다. 아래 도표는 모든 데이터에서 얻은 특성곡선을 보여준다. 온도차이(?T)/ 일사량( Ic)는 PV효율데이타 분포와 열효율, 태양전지+태양열의 결합 효율을 비교하기 쉽게 X축에 표현했다. 태양열 성능효율과 태양전지로부터 생산된 전기효율을 비교해 보면, 태양전지 모듈이 태양열 집열기 효율보다 훨씬 더 낮음을 확인할 수 있다. 또한, 온도차/일사량(?T/Ic)가 증가할수록 효율이 더욱 빨리 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이 데이터에서 얻은 평균효율은 3.62%이다.1.3 텍스쳐링에 의한 상승요소? 빛을 쬐면 일부의 빛은 흡수되고 나머지는 반사되는데, 이때, 빛을 비쳐줘는 각도에 따라 피라미드 모양의 텍스쳐가 생겨난다. 이것은 빛의 반사된 빛을 효과적으로 잡아두기 위한 것인데 이 과정을 텍스쳐링이라 부른다. 피라미드와 같은 모양의 텍스쳐링 과정이 계속되면 표면의 상승효과가 생기게 된다.2. 실리콘 태양전지용 단결정 웨이퍼의 이방성 식각원리에 대한 조사? 2.1 원리① 수도물로 씻을수도 있고 초순수 등을 이용해서 씻는다. ② PR코팅(Photo Resist) 즉 빛을 받으면 성질이 변하는 재료를 앏게 도초를 한다. ③ PR을 코팅한후 Mask를 이용하여 남겨 지기를 원하는 부분과 원하지 않는 부분을 구분해서 빛을 조사한다. ④ 노광에 의해 변성된 PR부분을 제거 한다. ⑤ 식각 - 위 1~4번을 거치고 나면 일부 부분은 PR 로 덮여 있고 일부 부분은 PR이 없는 모양이 되는데, 이때 PR이 없는 부분에 있는 재료와 화학 반응 하는 물질로 일부 부분을 부식시켜서 없앤다.2.2 식각의 종류① 습식식각 : Wet-Etching. 보통 Al, Cr, Ta, Mo 등 금속박막과 ITO 박막을 제거하는데 사용하는 방법으로 화학용액(chemical)을 이용하는 식각② 건식식각 : Dry-Etching. a-Si, SiNx 및 SiOx 박막 등을 제거하는데 사용하는 방법으로 plasma etching과 reactive ion etching 등이 있다.3. REFERENCE1)http://www.google.co.kr/imgres?imgurl=http://s21.co.kr/news/upload/1272961505074.jpg&imgrefurl=http://s21.co.kr/news_proc/news_contents.jsp%3Fncd%3D791&h=256&w=569&sz=111&tbnid=HRuUTNbuDsFQeM:&tbnh=60&tbnw=134&prev=/search%3Fq%3D%25ED%2583%259C%25EC%2596%2591%25EC%25A0%2584%25EC%25A7%2580%25EC%259D%2598%2B%25ED%259A%25A8%25EC%259C%25A8%2B%25EA%25B3%25A1%25EC%2584%25A0%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=%ED%83%9C%EC%96%91%EC%A0%84%EC%A7%80%EC%9D%98+%ED%9A%A8%EC%9C%A8+%EA%B3%A1%EC%84%A0&hl=ko&usg=__zCI-nnHa7HmmUvDHZj92eKmzHbQ=&sa=X&ei=GVPCTqPzC-uYiAfivYmBDg&ved=0CDAQ9QEwCw2)http://www.google.co.kr/imgres?imgurl=http://postfile.aving.net/2011/09/20110923-0535255109.jpg&imgrefurl=http://tshow.aving.net/solar/2011/09/%25EC%258B%25A0%25EC%2584%25B1%25EC%2586%2594%25EB%259D%25BC%25EC%2597%2590%25EB%2584%2588%25EC%25A7%2580-%25EC%25B4%2588%25EA%25B3%25A0%25ED%259A%25A8%25EC%259C%25A8-%25ED%2583%259C%25EC%2596%2591%25EC%25A0%2584%25EC%25A7%2580-%25EC%25A0%259C%25EC%25A1%25B0%25EA%25B8%25B0%25EC%2588%25A0-%25ED%258A%25B9%25ED%2597%2588/&usg=__aJ3bYX-6IERqGx6RhzXrj8kilZI=&h=348&w=600&sz=165&hl=ko&start=1&sig2=WvTvlJHyte97Zifo0WaIXg&zoom=1&tbnid=81qcxpuXbZ2YlM:&tbnh=78&tbnw=135&ei=iFbCTvjbGaKSiAfy7uH6DQ&prev=/images%3Fq%3Dtexturing%2B%25EC%25A0%2584%25EC%25A7%2580%26hl%3Dko%26newwindow%3D1%26sa%3DX%26rlz%3D1R2ADRA_koKR447%26tbm%3Disch&itbs=13)http://www.google.co.kr/imgres?imgurl=http://solarhorizon.com.au/Images/Textured%2520Surface.JPG&imgrefurl=http://solarhorizon.com.au/SolarCells.html&usg=__7Szph4daAuo-ett2GYEI5S90KCM=&h=298&w=314&sz=13&hl=ko&start=2&sig2=IedYHrkaR55Vmt1arvZGAQ&zoom=1&tbnid=Cg2C-rwzTM55CM:&tbnh=111&tbnw=117&ei=U1bCTuv7NYqZiAeH_fznDQ&prev=/images%3Fq%3Dtexturing%2Bsolar%2Bcell%26hl%3Dko%26newwindow%3D1%26sa%3DX%26rlz%3D1R2ADRA_koKR447%26tbm%3Disch&itbs=1

공학/기술| 2011.11.15| 4페이지| 1,500원| 조회(628)

재료공학실험/텍스쳐, 결정질 실리콘 태양전지용 기판의 텍스, 태양전지 효율, 태양전지용 기판

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Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정

2011 2학기 재료공학실험 4Li metal 2차 전지 조립 및 성능 측정실험 예비 보고서목 차1. 리튜이온 전지의 원리2. 리튬이온 전지에 사용되는 전극 물질의 특성3. Hybrid 자동차 및 전기 자동차4. 참고문헌2011 2학기 재료공학실험 3신소재공학부1. 리튬 이온 이차 전지의 원리? 리튬 이온 이차 전지는 양극과 음극, 전해질로 구성이 된다. 방전시 리튬 이온은 부극인 Graphite 격자 구조 속에 있는 Li이온이 빠져나와 분리막을 거쳐 정극의 결정구조 속으로 이동해 들어간다. 충전시에는 산화물 정극에서 Li 이온이 빠져나와 분리막을 거쳐 탄소 부극의 결정 속으로 이동하여 들어간다. 따라서, 충/방전시 Li ion의 이동에 따라 결정구조는 크게 변한다. 전해질로 수용액대신 유기용매를 사용한다. 따라서, 전지작동은 다음과 같이 일어난다. 충/방전시 양쪽 전극의 전위 차에 따라 전지 외부 회로에서의 전자흐름과 전지내부에서의 이온흐름이 동시에 일어난다. 충전은 외부의 전기에너지를 전지내부의 전기화학반응을 통하여 화학에너지로 바꾸는 것이다. 외부에서 음극(탄소전극)으로 전자가 들어가면 전해염의 Lion은 전자를 받아 환원되어 음극에 붙게 된다. 이때, 양극에서는 전자가 외부 회로로 흘러나가며 전극 활물질은 산화되고 Lion을 잃게 된다. 방전은 충전의 역반응으로 외부회로에 전기에너지를 공급한다. (충전시 양극(LiCoO2)의 Li+와 전자가 음극[흑연)으로 이동, 방전시 음극에서 Li+와 전자가 양극으로 이동)2. 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 전극 물질을 cathode/anode 각각 3가지씩 조사하고 특성에 대해 간단히 서술하시오.? 리튬을 사용하는 이차전지는 음극활물질과 전해질의 종류에 따라서 3가지로 분류된다. 리튬이차전지는 음극활물질이 리튬 금속이고, 고분자 전해질 물질이 사용되는 것으로, 주로 LRB(lithium rechargeable battery)로 줄여서 표기하며, LPB(Lithium polymer bettery)로 표기하는 경우도 있다. 리튬이온이차전지는 음극활물질로 리튬이온을 삽입/탈리하는 흑연이나 Li4Ti50 12를 사용하고 비수계 액채전해질을 사용한다. 이것은 LPB라 표기한다. 폴리머리튬이온전지는 고분자 전해질을 사용한 LIB로 LiPB라 일반적으로 표현한다.2011 2학기 재료공학실험 4신소재공학부3. Hybrid 자동차 및 전기 자동차(EV)? 위의 그림과 같이 리튬전지 이온은 많은 분야에서 생활에 적용된다. 핸드폰, 청소기 UPS등 산업 뿐만 아니라 생활의 분야에 있어서 까지 효율성을 높게 해주었다. 이중에서 Hybird자동차와 전기자동차에 대해서 알아보겠다.3.1 하이브리드3.1.1 하이브리드 자동차란?? 2개의 동력원(내연기관과 축전지)을 이용하여 구동되는 자동차를 말하며, 가솔린 엔진과 전기모터, 수소연소 엔진과 연료전지, 천연가스와 가솔린엔진, 디젤엔진과 전기모터 등 2개의 동력원을 함께 쓰는 차를 말한다. 주로 가솔린 엔진과 전기모터를 함께 쓰는 방식을 많이 이용하고 있으며 많을 경우 유해가스를 기존의 차량보다 90% 이상 줄일 수 있고, 대도시의 공기와 주변 환경을 개선할 수 있으며, 교통통제·도로계획 등과도 잘 맞기 때문에 환경자동차(eco-car)로도 부른다. 하이브리드 자동차의 무게나 실내공간은 일반 자동차와 비슷하며 일반 휘발유 차에는 없는 전기모터나 배터리 등이 추가되는 반면, 시동모터나 제너레이터 등이 필요없다.3.1.2 구동원리? 하이브리드 자동차에는 휘발유 엔진과 전기모터, 배터리가 함께 장착된다. 출발할 때는 전기모터만 작동한다. 평지를 주행할 때는 엔진과 모터가 번갈아 돌아가며, 언덕길을 오를 때는 엔진과 모터가 함께 작동하되, 배터리에 저장된 전기에너지가 추가로 투입돼 출력이 강화된다. 그후 내리막길이나 감속할 경우 엔진이 정지되고 전기모터만 작동하게 되며 차가 주행하는 동안에 발생하는 운동에너지는 배터리에 저장된다.3.1.3 장/단점1) 장점① 가속 시에 엔진이 가동되고 전기모터가 보조동력으로 작동되어 가속성을 증가시키는 매력이 있다.② 감속할 때 전기모터가 스스로 충전되어 주행에 사용된다는 것인데 정차할 때도 엔진과 전기모터가 모두 정지되어 공회전으로 낭비하는 연료가 없기 때문에 연료 효율이 매우 좋다.③ 출발과 저속주행 시에 전기모터만 가동되어 엔진소음이 없는 것도 매우 큰 장점이다.2) 단점① 적은 양이라도 약간의 가솔린이나 디젤을 사용하는 관계로 배기가스를 발생시키는 것도 완전 무공해 자동차는 아니다.(완벽히 친환경은 아니다)② 생산원가가 높아서 대중화의 속도를 늦추는 원인으로 작용하고 있다는 점이 있다.3.2 전기 자동차3.2.1 전기 자동차란?재충전할 수 있는 축전지로 움직이는 자동차를 말한다. 축전지의 전기에너지를 전동기가 기계 동력으로 바꾸어 자동차를 구동시킨다. 전기자동차는 가솔린자동차에 비해 배기가스를 내보내지 않기 때문에 대기오염을 줄일 수 있고, 축전지를 사용해서 동력을 공급하기 때문에 고갈되어 가는 석유자원을 대체할 수 있다. 또한 전기자동차는 소음이 적을 뿐만 아니라 집이나 직장에서 축전지를 재충전할 수 있기 때문에 주유소에 일부러 갈 필요가 없다.3.2.2 구동원리전기자동차는 전동기 1∼2개로 움직이는데, 전동기는 바퀴에 직접 연결되므로 동력전달장치가 필요 없다. 운전자는 전자제어기를 사용하여 전동기에 흐르는 축전지의 에너지 양을 조절해 속도를 조정한다. 오늘날 전기자동차에는 전자부품이 많이 사용되고, 반면 기계부품은 가솔린기관 자동차보다 적다.3.1.3 장/단점1) 장점① 오염물질의 배출이 없다.(친환경적)② 전기모터를 사용하기 때문에 무소음과 무진동이다.2) 단점① 배터리인 리튬전지의 가격이 비싸다.② 짧은 거리와 긴 충전시간 : 1회 충전시 100~150Km 정도로 장거리 운행에는 적합하지 못하며 급속 충전시에는 30분동안 80% 밖에 충전되지 않는다.③ 리튬전지가 반응성이 높기 때문에 안전하지 못하다. 특히, 리튬은 수분과 접촉을 하면 격렬히 반응하여 많은 열을 내어 폭발의 위험성이 있다.④ 무거운 차량 무게로 인하여(배터리의 밀도가 크기 때문에) 낮은 연비, 충전 사이클의 제한이 있다.5. REFERENCE1)http://www.google.co.kr/imgres?imgurl=http://corrosion.kaist.ac.kr/research/battery1.jpg&imgrefurl=http://corrosion.kaist.ac.kr/battery.htm&h=345&w=500&sz=84&tbnid=EmLJlPURu1SUsM:&tbnh=90&tbnw=130&prev=/search%3Fq%3D%25EB%25A6%25AC%25ED%258A%25AC%2B%25EC%259D%25B4%25EC%2598%25A8%2B%25EC%259D%25B4%25EC%25B0%25A8%2B%25EC%25A0%2584%25EC%25A7%2580%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=%EB%A6%AC%ED%8A%AC+%EC%9D%B4%EC%98%A8+%EC%9D%B4%EC%B0%A8+%EC%A0%84%EC%A7%80&hl=ko&usg=__GFu-8hKlsHE-kDgmIK9rsh6zuks=&sa=X&ei=mc3ATsrFKuiYiAeRm4yBBQ&ved=0CB4Q9QEwAg2)http://www.google.co.kr/imgres?imgurl=http://ehome.konetic.or.kr/attach/2241/1306074181.jpg&imgrefurl=http://blog.chosun.com/globiz/4684171&h=361&w=366&sz=22&tbnid=F3DhWtN7SAtsWM:&tbnh=120&tbnw=122&prev=/search%3Fq%3D%25EB%25A6%25AC%25ED%258A%25AC%2B%25EC%259D%25B4%25EC%2598%25A8%2B%25EC%259D%25B4%25EC%25B0%25A8%2B%25EC%25A0%2584%25EC%25A7%2580%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=%EB%A6%AC%ED%8A%AC+%EC%9D%B4%EC%98%A8+%EC%9D%B4%EC%B0%A8+%EC%A0%84%EC%A7%80&hl=ko&usg=__VuMryRuoJAdNhDve6QwScQWuKQk=&sa=X&ei=mc3ATsrFKuiYiAeRm4yBBQ&ved=0CCIQ9QEwBA

공학/기술| 2011.11.14| 6페이지| 1,500원| 조회(319)

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