| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 초미세 자성 금속 나노입자들이 내장된 고에너지효율 자성나노복합체 합성 및 원스텝 합성 공정 개발 ○ 전체 내용 - 직류 열플라즈마 시스템 전산해석 계산값과 측정전압값 차이 5% 이내 및 측정온도 차이 10% 이내 - 자성 나노입자 평균크기 10 nm 이하 및 생산속도 20 g/hr 이상 - 신 자성나노복합체로써 비평형 응축환경에서 산화물 매트릭스 내에 다량의 금속나노입자의 내장원리규명 - 열플라즈마를 이용한 binary, ternary 자성나노복합체의 자기 특성 데이터베이스 구축 ○ 1단계 ● 목표 초미세 자성 금속 나노입자들이 내장된 고에너지효율 자성나노복합체 합성 및 원스텝 합성 공정 개발 ● 내용 (1) 1차년도: 삼중 열플라즈마 시스템의 비평형 응축환경 전산 해석 및 FeNi 자성나노복합체 합성 - 자체개발 MHD code와 ANSYS-FLUENT를 이용한 삼중 DC 열플라즈마 반응로 열유동 해석- 최적의 자성 나노복합체 공정조건 도출 (입력전력, 플라즈마 가스 조성, 반응기 설계조건) - Si-O 기반의 FeNi 나노입자들이 내장된 자성나노복합체 합성 및 특성분석 (simple matrix) (2) 2차년도: FeNi 자성나노복합체 합성 최적화 및 연자성체 나노복합체 비교분석 - 내장된 FeNi 나노입자의 크기와 밀도 조절 실험 (플라즈마 냉각속도 조절, 자성체 증기압 조절)- Insulator 두께 조절 실험 (플라즈마 냉각속도 조절, 유리물질 증기압 조절) - Insulator matrix (SiO2, MgSiO, MgSiFeO) 종류에 따른 나노복합체 자기특성 비교분석 (simple→ complex matrics) - 자성나노복합체 자기특성 비교분석 및 합성 공정 최적화 (3) 3차년도: 자성 나노입자 성분 다양화 및 합성 최적화, 데이터베이스 완성 - single & binary 연자성체 (Fe, FeNi, FeSi) 나노복합체 합성 - Ternary 연자성체 (FeSiAl, FeSiCr) 나노복합체 합성 - 금속 나노입자들이 내장된 자성나노복합체 자기 특성 데이터 체계화 - 금속 나노입자들이 내장된 자성나노복합체 합성 공정 특성 데이터 체계화 (원천기술화) □ 연구개발성과 초미세 자성 금속 나노입자들이 내장된 고에너지효율 자성나노복합체 합성 및 원스텝 합성 공정 개발과 합성원리 규명으로 다양한 초미세 자성나노복합체 합성 공정의 고도화 가능 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 자성 나노복합체 소재 대량생산 공정 개발현재 사용되고 있는 화학적인 나노복합체 합성 공정은 대부분 코어물질을 제조한 후 외벽을 코팅하며, 장시간의 공정 시간이 소요되고 다양한 용매사용으로 인한 유해부산물이 배출된다. 반면, 열플라즈마를 이용한 합성공정은 처리량이 20 g/hr가 가능한 매우 빠른 공정이며, 용매의 사용없이 원료를기화 후 응축하는 원스텝 친환경 공정이다. 또한, 기존의 코어쉘 구조에서 다량의 나노입자가 내장된복합체 형태로 진화하여 금속나노입자의 표면적을 극대화 할 수 있어 자기특성이 급격히 향상될 수있다. 2. 기능성 나노재료의 응용자성 나노입자는 자기공명영상 조영제, 약물전달, 분리분석 등의 바이어메디컬 분야로의 응용이 활발하다. 본 연구의 자성나노복합체는 다량의 금속나노입자를 얇은 insulator 막이 감싸고 있는 형태로자기특성은 극대화 하며 인체에 금속 독성을 최소화 시킬 수 있다. 또한, 최근 친환경차 및 자율주행차의 개발에 발 맞추어 전장 부품의 성능 개선을 통한 소형, 경량화 요구가 커지고 있어, 친환경차의전력변환 분야와 전장부품의 자성소재 개발에 파급력을 미칠 수 있다. (출처 : 요약문 2p) |
