Preparation of ZnO Thin Film by Electrophoretic Deposition(EPD)

전병세 한국세라믹학회 2012 한국세라믹학회지 Vol.49 No.1

The electrophoretic deposition(EPD) of ZnO nano-sized colloids is investigated by changing the colloid number concentration, applied force, and deposition time. The change of the colloid size in a suspension was examined by the different colloid number concentrations (N = 3.98 × 1015, N = 3.98 × 1014, and N = 3.98 × 1013) with an increase of the deposition time and applied forces. Deposition behavior was investigated by changing the applied fields (from DC 5 V to 50 V) and the deposition time (5 min to 25 min). The surface microstructures of the as-deposited films were investigated by SEM. The dried films were sintered from 850oC to 1,050oC for 2 h and then the microstructures were also explored by SEM. The agglomeration rate was enhanced by increasing the colloid number concentration of colloids. Colloid number concentration in a suspension must be rapidly decreased at higher values of the electric field. ZnO nano-sized colloids had the highest zeta potential value of over -28 mV in methanol. A homogeneous microstructure was obtained at colloid number concentration of N = 3.98 × 1013, applied DC field of 5 V/cm and 15 min of deposition time at an electrode distance of 1.5 cm. Under these conditions, the deposited films were sintered at 850oC and 1,050oC for 2 h. The results show a typical pore-free surface morphology of a uniform thickness of 400 nm under these experimental conditions.

부정형 내화물의 유변 거동

전병세 경남대학교 신소재연구소 1996 論文集 Vol.6 No.-

시멘트를 함유한 캐스터블 내화재료는 작업성을 위해 많은량의 수분이 필요하고 이는 기 형성된 시멘트수화물이 가열과정에서 탈수하여 높은 기공을 유발한다. 이와같은 현상은 사용온도 범위에서 스라그에 대한 침식저항성과 강도에 영향을 준다. 캐스터블 내화물에 초미분 마이크로시리카를 시멘트대신 일정량 첨가하여 유변성을 검토하였다. Castable retractory with cement requires a lot of water for the workability, which leads to high porosity because of dehydration in the hydrated phase of the castable during heating process. Dehydration can affect slag resistance and strength in using temperature range. Rheological behavior was investigated by adding microsilica in the castable refractory in stead of cement addition.

알루미나 강응집체를 이용한 다공성 세라믹스 제조

전병세 경남대학교 신소재연구소 1997 論文集 Vol.9 No.-

시편제조 과정에서 불균일 충진과 같은 결함요소를 최소화 시키기 위하여 훠너스모델과 유입성형 방법이 도입되었다. 강응집체와 미세한 입자를 혼합하여 성형한 시편을 1450°C부터 1700°C 온도범위에서 열처리한 결과 좁은 분포와 균일한 크기를 갖는 기공이 관찰되었다. 강응집체 사이에 존재하는 미세한 입자들은 소결과정에서 강응집체의 재배열 유동도와 입자모양 변형기구에 크게 기여하는 것으로 나타났다. Furnas model and slip casting method were employed to minimize inhomogeneities such a s nonuniform packing during making the specimens. Uniform pore size with narrow distribution was observed in the mixture of hard aggregate and fine particles after heat treatment ranging from 14509: to 17009:. This is due to the fact that small particles within the interstices of the aggregates may enhance the mobility of rearrangement which gives shape accomodation of the aggregates during sintering process.

다공성 내화재료 기술개발에 관한 연구

전병세 慶南大學校 附設 工業技術硏究所 1995 硏究論文集 Vol.13 No.-

다공성 내화재료에서 문제가 되는 용강 및 slag등의 침투를 줄이기 위해 기공크기가 축소된 다공성 내화재료가 요구된다. 다공성 내화재료에서 성형압력에 따른 기공크기 변화에 관해서 연구하였다. 성형압력을 달리한 다공성 소결체에서 성형압력이 증가함에 따라 기공크기는 감소하였고 열팽창율은 1000℃에서 +0.67%로 낮게 나타났으며, 점토의 영향으로 뮬라이트가 형성되었다. A reduction of pore size in porous refractory materials was demand to overcome the problems(e.g. infiltration of blast/slag etc.) of that. The effect of pore size on compaction pressure in porous refactory materials was studied. The pore size decreased due to increasing compaction pressure, in sintering product, having a low thermal linear expansion rate(+0.067%, at 1000℃). Mullite(3a1203·sSiO2) was formed due to addition of clay after sintering.

중국과 한국의 내화물 산업발전과 교육

전병세 한국세라믹학회 2006 세라미스트 Vol.9 No.1

Aluminum Powder의 Thermite Reaction을 통한 Si-Al-O-N 계에 관한 연구

전병세 慶南大學校 附設 工業技術硏究所 1986 硏究論文集 Vol.4 No.-

Opalit와 알루미늄(40wt%) 혼합물을 출발물질로 하여 1400℃∼1750℃ 온도 범위에서 Sialon물질을 제조하였다. 알루미늄의 질화반응은 500℃ 이상에서 일어나며 반응속도는 융점부근에서 증가함을 보였다. 알루미늄과 질소와 반응하여 생긴 발열반응이 Opalit의 환원을 가속화하고 있으며 알루미늄의 산화반응열과 함께 작용하여 1400℃의 낮은 온도 범위에서도 Sialon물질을 제조 가능케 한다. 각 시편에서 관찰된 상은 β-Sialon, α-Al₂O₃AIN이며 온도가 증가할수록 β-Sialon은 증가하고, α- Al₂O₃는 감소하는 현상을 보여 주고 있다. The Si-Al-O-N type materials, made from the mixture of opalit and Al powder(40 wt. %), was fabricated at 1400℃ to 1750℃. Nitriding of Al took place above about 500℃ and its reaction rate increased at melting point of Al (660℃). The exothermic reaction AlN formation at 660℃ induced the reaction between opalit and Al to form Si and α-Al₂O₃ so rapidely. Si-Al-O-N type materials were obtained even at such the low temperature of 1400℃. The phases observed in eachspecimen were β-Sialon, α-Al₂O₃, AlN., β-Sialon increased, α-Al₂O₃ decreased increasing tamperature in the specimen.

저 시멘트를 함유한 뮬라이트질 캐스터볼 내화물의 제조

전병세 慶南大學校 附設 工業技術硏究所 1997 硏究論文集 Vol.15 No.1

뮬라이트질 캐스터블 내화물을 제조하기 위해 뮬라이트, 활성알루미나, 마이크로실리카, 그리고 CA 시멘트가 사용되었다. 본 실험에서는 유동 특성과 그리고 미세구조의 변화에 따른 물리적 특성이 조사되었다. 또한 알루미나, 마이크로실리카 그리고 CA 시멘트계의 유변학적 거동을 확립하기 위하여 전기적 이중층이 조사되었다. 마이크로실리카와 물 함량 그리고 aggregate의 분포가 물리적 성질 그리고 전기적 이중층의 변화에 크게 기여하였다. Mullite, active alumina, microsilica, CA cement were used to fabricate mullite castable refractory. Flow and physical properties with microstructual evolution were investigated in this work. Electrical double layer was also examined to set up rheological behavior among alumina. microsilica, and CA cement system. It was found that variation of the microsilica, water contents, and aggregate distributioins was an effective means of producing substantial modification of certain physical and electrical double layer properties.

분사연소합성(SCS)을 위한 평형종 계산과 용액연소공정

전병세,이상진,윤존도,권혁보,Gary L. Messing 한국세라믹학회 2001 한국세라믹학회지 Vol.38 No.6

본 연구에서는 분사연소합성(SCS)을 위한 기초단계로서 용액연소합성에 대한 거동을 살펴보고자 알루미나 합성을 모델로 하였으며 이를 위해 전구체에 대한 열분해거동, 그리고 각 온도에서의 평형종 분압 계산 및 합성과정을 조사하였다. 각각의 열중량 분석(TGA) 결과 산화제와 환원제(연료)의 열분해 이력이 서로 다르게 나타났으며, 열역학 응용 프로그램인 ChemSag에 의한 평형종 분압의 계산에서 연소속도를 저하시킬 수 있는 $CO_2$와 수증기 가스 분압이 상당부분 존재하였다. 산화제/환원제 혼합물의 열분석(DTA/TG) 결과 산화제와 환원제의 열분해 거동의 차이, 그리고 매우 작은 시료의 양으로 인해 263$^{\circ}C$에서 발열피크가 매우 작게 나타났다. 열분석 시료에 비해 발열 에너지를 높이기 위해 산화제와 환원제 혼합 전구체를 비이커에서 증기압을 조절하며 가열시켜 본 결과 27$0^{\circ}C$에서 $\alpha$-Al$_2$O$_3$생성물을 얻을 수 있었다. 따라서 분사연소합성 반응을 통해 세라믹 원료를 합성하기 위해서는 연소과정 중 열분해 거동과 평형종의 분압을 고려하여야 한다.

저 시멘트를 함유한 진동 성형용 고 알루미나질 캐스터블 제조

전병세 慶南大學校 附設 工業技術硏究所 1997 硏究論文集 Vol.15 No.1

Microsilica는 저 시멘트를 함유한 내화물에서 화학 결합제로 성공적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 Microsilica, 알루미나, 그리고 0.5 wt.% 알루미나 시멘트를 새로운 결합 시스템으로 사용하였다. Microsilica는 유동 특성을 증가시켰으며, 수분의 소모량을 감소시켰다. 그리고 Microsilica의 응고 효과로 인해 시멘트의 함량을 줄일 수 있었다. 또한 알루미나, Microsilica, 그리고 알루미나 시멘트의 혼합물은 가열시에 Mullite 상으로 상변태 하였다. 이 계에서 Mullite의 상변태에 사용된 활성화 에너지는 19.87kcal/mol이었다. Microsilica is being used successfully as a chemical bond in refractories with Low Cement. Microsilica as ultra fine powder is indispensable in aluminosilicate system. A new bond system was employed with a microsilica, alumina, and 0.5 wt% alumina cement in this work. The microsilica enhanced the flow properties, reduced the water consumption and cement content due to coagulation effects of microsilica. The mixture of alumina, microsilica, and alumina cement was transformed into mullite phase during heat treatmet. Activation energy for the transformation of mullite in this system was 19.87 kcal/mol.

나노크기 물라이트 콜로이드 현탁액의 전착거동

전병세 경남대학교 신소재연구소 2001 신소재연구 Vol.13 No.-

본 연구에서는 어트리션 밀링에 의해 나노크기 mullite 입자를 제조하고, 그 전착거동을 살펴보았다. 분쇄에 의해 제조된 mullite 입자의 평균입경은 80nm정도였다. 전착 기구는 현탁액에 직류 전기장의 적용을 기초로 한 DLVO 이론과 입자들의 전기적 이중층에 의해 제안되었다. 전착거동을 조사해 본 결과 인가전압이 4V에서 가장 적절한 전착거동을 보였으며, 이때 전착된 막의 두께는 5㎜정도였다. In this study, nano scaled mullite powders were prepared by attrition milling and fabricated thick film by electrophoretic deposition (EPD). The particle size of mullite by attrition milling was 80nm. The mechanism of EPD is proposed based on DLVO theory and electrical double layer of particles when a dc field was applied to the suspension. The behavior of EPD which were controlled at 4V and thickness of films were about 5㎜.