무기 충전제가 포함된 유리 복합재료의 유전적, 광학적 특성평가

Title
무기 충전제가 포함된 유리 복합재료의 유전적, 광학적 특성평가
Authors
전재승
Keywords
무기충전제가포함된유리복합재료의유전적광학적특성평가
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
인류 문명을 석기, 청동기, 철기, 플라스틱, 실리콘 등 특정 시대를 대표하는 재료로 구분 할 정도로 재료는 우리의 생활 모습에 큰 영향을 미친다. 인류의 문명이 발달하고 과학 기술이 발달함에 따라서 점차 다양하고 새로운 기능을 가지는 재료들을 요구하게 되었고 이와 같은 인류의 요구는 재료의 발달로 이어졌다. 고도로 발달한 많은 현대기술은 기존의 금속, 세라믹, 고분자 재료에서 발견 할 수 없는 여러 특성이 혼합되어 다양한 특성을 나타내는 재료를 필요로 하게 되었다. 예를 들어, 우주항공 재료나 고급 자동차 재료, 심해탐사용 재료 등에서는 낮은 밀도를 가지면서 강도와 경도가 높고, 마모나 충격에 강하고, 고온에서 안정한 재료 등과 같이 여러 가지 특성을 나타내는 다기능성 (Multifunctional) 재료가 필요하게 되었다. 기존의 금속, 세라믹, 고분자 등의 단일 재료에서는 위와 같은 다기능성 재료를 얻기가 매우 힘들었으며, 두 가지 이상의 재료가 조합되어 물리적, 화학적으로 서로 다른 상 (Phase)을 형성한 복합재료에서는 단일 재료에서 발견되지 않은 다양한 특성을 얻을 수 있어 복합재료에 대한 연구가 활발하게 진행되었다. 대부분의 복합재료는 재료의 강성, 인성, 탄성 그리고 열적 안정성 등의 기계적 성질을 높이기 위하여 연구되었다. 디지털 기술을 기반으로 하는 정보화 시대가 출현함에 따라 PDP, LCD 그리고 OLED 등 디스플레이관련 산업이 급격히 발전해 왔고, 환경 문제로 인한 녹색산업에 관심이 증가함에 따라 고효율 LEDs 조명관련 산업역시 급격하게 발전하고 있다. 동시에 이러한 전자산업에 사용되는 복합재료에 관한 관심이 증가하면서 금속, 세라믹, 고분자 등의 매트릭스에 유기물 또는 무기물의 필러를 첨가한 복합체의 광학적, 유전적 특성에 관한 관심 역시 증가하여 다양한 복합재료들이 등장하고 있다. 특히, 탄산칼슘 (Calcite, CaCO3)은 고무, 플라스틱, 제지, 도료 및 잉크 등의 제조 산업에서 필러 (filler)와 코팅제 (coating agent)로 널리 사용되고 있고, 반사 특성 및 복굴절 특성 등의 뛰어난 광학적 특성을 갖기 때문에 도료 산업에서 대표적으로 사용되고 있는 백색안료인 이산화티타늄 (Titania, TiO2) 을 대신 할 수 있는 높은 활용 가능성을 가지고 있지만, 정작 탄산칼슘이 첨가된 복합재료의 광학적, 유전적 특성에 대한 연구는 미비한 편이며 특히 고부가 가치 산업인 전자 산업에 활용할 수 있는 세라믹 재료에 필러로 사용된 연구는 매우 적다. 탄산칼슘이 가지고 있는 광학적, 유전적 특성을 고려하여 세라믹 재료에 필러로 사용한 복합재료의 기초적인 물성자료를 확보한다면 대표적인 평판 디스플레이인 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP, Plasma display panel) 과 액정 디스플레이 (LCD, Liquid crystal display) 의 백라이트 유닛 (BLU, Back light unit)이나 발광 다이오드 (LEDs, Light emitting diodes) 의 반사체 등에 활용하여 값이 싸고 매장량이 풍부한 탄산칼슘을 고부가 가치 산업에 이용할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서는 매트릭스로 Non-PbO계 유리를 사용하고, 높은 반사율을 가지며, 낮은 유전상수를 가지는 복합재료 제조를 위한 필러로 탄산칼슘을 적용하기 위하여 탄산칼슘이 필러로 첨가된 복합재료의 소성조건과 반사율 및 유전상수를 측정 및 고찰하여 탄산칼슘이 전자산업과 같은 고부가 가치 산업에 활용할 수 있는 기초 물성 값을 제공하고자 한다.
Description
1. 서론 1 2. 이론적 배경 3 2.1 탄산칼슘 (Calcite, CaCO3) 3 2.2 플라즈마 디스플레이 (PDP, Plasma Display Panel) 4 2.3 액정 디스플레이 (LCD, Liquid Crystal Display) 7 2.4 발광 다이오드 (LEDs, Light Emitting Diodes) 9 2.5 재료의 광학적 특성 11 2.5.1 빛 11 2.5.2 빛의 굴절 12 2.5.3 빛의 반사 14 3. 실험방법 17 3.1 세라믹 복합재료 제조 17 3.1.1 프릿과 필러의 혼합 17 3.2.2 Pellet 제조 17 3.3 특성 평가 18 3.3.1 열분석 (TG-DTA) 18 3.3.2 밀도 및 입도 측정 18 3.3.3 표면 미세구조 관찰 및 상분석 19 3.3.4 광학적 특성 평가 19 3.3.5 전기적 평가 (유전상수, Dielectric constant) 21 4. 결과 및 고찰 22 4.1 필러의 종류 및 크기가 복합재료의 반사율에 미치는 영향 I 22 4.1.1 필러의 특성 평가 22 4.1.2 유리 프릿의 특성 평가 (B2O3-ZnO-BaO-P2O5: BZBPsystem) 27 4.1.3 복합재료의 특성평가 30 4.2 복합재료의 표면 형상이 반사율에 미치는 영향 41 4.2.1 탄산칼슘 필러 및 유리 프릿 특성 평가 41 4.2.2 복합재료의 특성평가 43 4.3 모유리 굴절률의 차이가 복합재료의 반사율에 미치는 영향 53 4.3.1 필러 및 유리 프릿의 특성 평가 53 4.3.2 복합재료의 특성 평가 55 4.4 필러의 종류 및 크기가 복합재료의 반사율에 미치는 영향 II 72 4.4.1 필러 및 유리 프릿의 특성 평가 72 4.4.2 복합재료의 특성 평가 72 5. 결론 79 6. 참고문헌 80
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22400
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)
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