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습식화학법에 의한 수산화아파타이트/$TiO_2$ 생체용 복합분말의 제조
정항철,이종국 한국결정성장학회 2004 한국결정성장학회지 Vol.14 No.3
본 연구에서는 우수한 생체적합성과 높은 기계적 성질을 갖는 아파타이트 생체세라믹스를 제조하기 위하여 수산화아파타이트(HA, $Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2/TiO_2$ 생체복합분말을 제조하였다. HA/$TiO_2$ 생체복합분말은 침전법과 졸겔법으로 각각 제조된 $TiO_2$ 분말과 수열합성법으로 제조된 HA 분말을 1:1의 무게분율로 혼합하여 제조하였다. HA/$TiO_2$ 생체복합분말은 $TiO_2$와 HA 입자의 크기와 모양에 따라 미세구조의 차이를 나타냈으며, $TiO_2$와 HA의 입자 크기가 서로 다른 복합분말의 경우, 작은 입자는 큰 입자의 표면에 둘러싸고 있었으나, $TiO_2$와 HA의 입자 크기가 비슷한 복합분말의 경우, $TiO_2$와 HA 입자가 서로 분산되어 균일한 미세구조를 가지고 있었다 균질한 미세구조를 갖는 복합분말은 소결체 제조 시 높은-소결밀도와 우수한 기계적 특성을 나타내었다. In this work, HA/$TiO_2$ biocomposite to get high mechanical properties with biocompatibility were prepared. HA/$TiO_2$ biocomposite powders were prepared by mixing $TiO_2$ and HA powders which were synthesized through sol-gel, precipitation and hydrothermal methods. The mixing ratio was fixed at 1:1 ratio (HA/$TiO_2$, wt%). HA/$TiO_2$ biocomposite powders showed different microstructures depending on their particle size and shape. The smaller particles were coated on the surface of larger particles, whereas they were well mixed and dispersed when both $TiO_2$ and HA were nanocrystallites. HA/$TiO_2$ biocomposite powders with homogeneous microstructure showed high sintered density and good mechanical properties.
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정항철,이종국 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.3
Hydroxyapatite(HA)/TiO2 composite powders were prepared by mixing of spherical TiO2 (10-15 nm, 500 nm) and needle-shaped HA (50-70 nm, 120-250 nm) powders which had been synthesized through precipitation, sol-gel and hydrothermal methods. From the three types of starting composite powders (HA/TiO2 wt% of 75/25, 50/50 and 25/75), dense β-TCP/TiO2 composites were prepared by hot-pressing at 800-1000℃ for 30 min under the pressure of 30 MPa in Ar atmosphere. The β-TCP/TiO2 composites showed different microstructures and sintering densities depending on their powder morphology, composition and sintering temperature. With increasing the sintering temperature and the content of TiO2, sintered density was increased and microstructure became more homogeneous. 침전법 및 솔젤법에 의하여 10-15 nm 및 500 nm 크기의 구형 TiO2 분말을 제조하고 수열합성법으로 50-70 nm 및 120-250 nm 크기의 침상 Hydroxyapatite(이하 HA라 표기) 입자를 각각 제조한 다음, 두 분말의 조성비를 달리한 세 종류(HA/TiO2비; 75/25, 50/50, 25/75 wt%)의 HA/TiO2 복합분말을 planetary 볼밀로 혼합하여 각각 제조하였다. 복합분말을 탄소몰드에 넣고 Hot-press를 사용하여 가압소결로 치밀체를 제조하였는데, 가압도중 대부분의 HA가 Tricalcium Phosphate(이하 TCP라 표기)로 분해되면서 β-TCP/TiO2 복합체가 제조되었다. 제조된 복합체의 미세구조와 소결밀도는 복합분말의 형태와 조성에 따라 변화하였는데, 입자가 균질하게 분산되어 있는 미세구조를 갖는 복합분말을 소결한 경우, 치밀한 소결체를 얻을 수 있었으며, 소결온도가 증가할수록 균질한 미세구조를 나타내었다. 또한 복합분말 내 HA 함량이 증가하면서 소결체의 입자크기가 증가한 반면, 소결밀도가 감소하고, 미세구조는 불균질하였다. 반대로 HA 분말에 비하여 TiO2 분말의 함량이 큰 시편은 전체적으로 작은 입자크기와 균질한 미세구조를 나타냈으며, 소결밀도 또한 증가하였다.
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접합 판형 열교환기(BPHE)의 내부 코팅에 따른 소재 특성 및 성능 평가에 관한 연구
정항철,양현석,김현종,박종포 한국결정성장학회 2020 韓國結晶成長學會誌 Vol.30 No.6
In this study, a silane-based coating was applied to improve corrosion resistance and thermal efficiency performanceof a brazed plate heat exchanger (BPHE) composed of stainless plate and copper (Cu) brazing. Although the selected coatingmaterial was applied to the BPHE by evaluating the corrosion and contact angle according to the coating material, theresult of the heat transfer performance evaluation showed that the thermal efficiency was lower than that of the uncoatedBPHE. It was analyzed that the adhesion of the coating agent to the flow path inside the BPHE and the residual coatingagent on the surface acted as heat resistance, preventing heat transfer. This is due to the structural characteristics of theBPHE in which a fine flow path exists inside, and it is believed that manufacturing after coating the surface of the flowpath in advance in the manufacturing process of the BPHE can improve heat transfer performance. 본 연구에서는 STS-316 플레이트와 구리(Cu) 브레이징으로 구성된 접합 판형 열교환기(BPHE, Brazed PlateHeat Exchanger)의 내식성과 열효율 성능 향상을 위해 실란계 코팅을 적용하고자 하였다. 코팅 재료에 따른 부식 및 접촉각을 평가하여 선정된 코팅재료를 열교환기에 적용하였으나, 전열 성능 평가 결과 코팅하지 않은 열교환기에 비해 열효율이떨어지는 결과가 나타났다. 이는 접합 판형 열교환기 내부의 유로에 코팅제의 고착화 및 표면의 잔여 코팅제가 열저항으로작용하여 열전달을 방해는 것으로 분석되었다. 이는 내부에 미세한 유로가 존재하는 판형 열교환기의 구조적인 특성에 기인한 것으로, 판형 열교환기 제작 공정에서 사전에 유로 표면에 코팅 후 제작하는 것이 전열성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.
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가압소결에 의한 β-TCP/TiO<sub>2</sub>복합체의 제조
정항철,이종국 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.3
침전법 및 솔젤법에 의하여 10- l5 nm 및 500 nm 크기의 구형 TiO$_2$ 분말을 제조하고 수열합성법으로 50-70 nm 및 120-250 nm 크기의 침상 hydroxyapatite(이하 HA라 표기) 입자를 각각 제조한 다음, 두 분말의 조성비를 달리한 세 종류(HA/TiO$_2$비; 75/25, 50/50, 25/75wt%)의 HA/TiO$_2$ 복합분말을 planetary 볼밀로 혼합하여 각각 제조하였다. 복합분말을 탄소몰드에 넣고 hot-press를 사용하여 가압소결로 치밀체를 제조하였는데, 가압도중 대부분의 HA가 tricalcium phosphate(이하 TCP라 표기)로 분해되면서 $\beta$-TCP/TiO$_2$ 복합체가 제조되었다. 제조된 복합체의 미세구조와 소결밀도는 복합분말의 형태와 조성에 따라 변화하였는데, 입자가 균질하게 분산되어 있는 미세구조를 갖는 복합분말을 소결한 경우, 치밀한 소결체를 얻을 수 있었으며, 소결온도가 증가할수록 균질한 미세구조를 나타내었다. 또한 복합분말 내 HA 함량이 증가하면서 소결체의 입자크기가 증가한 반면, 소결밀도가 감소하고, 미세구조는 불균질하였다. 반대로 HA분말에 비하여 TiO$_2$분말의 함량이 큰 시편은 전체적으로 작은 입자크기와 균질한 미세구조를 나타냈으며, 소결밀도 또한 증가하였다. Hydroxyapatite(HA)/TiO$_2$ composite powders were prepared by mixing of spherical TiO$_2$ (10-15 nm, 500 nm) and needle-shaped HA (50-70 nm, 120-250 nm) powders which had been synthesized through precipitation, sol-gel and hydrothermal methods. From the three types of starting composite powders (HA/TiO$_2$ wt% of 75/25, 50/50, and 25/75), dense $\beta$-TCP/TiO$_2$ composites were prepared by hot-pressing at 800-100$0^{\circ}C$ for 30 min under the pressure of 30 ㎫ in Af atmosphere. The $\beta$-TCP/TiO$_2$ composites showed different microstructures and sintering densities depending on their powder morphology, composition and sintering temperature. With increasing the sintering temperature and the content of TiO$_2$, sintered density was increased and microstructure became more homogeneous.
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수열법에 의한 $CaTiO_3$분말 합성 시 광화제와 농도가 입자형상에 미치는 영향
정항철,서동석,이종국 한국결정성장학회 2002 韓國結晶成長學會誌 Vol.12 No.6
아나타제형 $TiO_2$, 분말과 $Ca(OH)_2$ 분말을 출발물질로 하여 광화제로 KOH 및 NaOH를 각각 첨가한 후, 오토클레이브 내에서 수열반응시켜 perovskite구조를 갖는 $CaTiO_3$, 분말을 제조하였다. $CaTiO_3$, 분말 합성 시 광화제의 종류 및 농도에 따른 결정상 변화와 입자 형상 및 크기를 고찰한 결과, 광화제로 1 N KOH 용액을 사용한 경우, 약 0.7$\mu$m 크기의 구형입자가 합성되었고, 10 N KOH 용액을 사용한 경우, 3 $\mu$m 정도의 육면체형 입자로 합성되었다. 광화제인 KOH 농도가 증가함에 따라 구형입자로부터 육면체형 입자로 형상이 변화되었으며, 입자의 크기도 증가하였다. 1 N NaOH 용액을 광화제로 사용한 경우에는 0.5~1 $\mu$m 정도의 구형입자가 합성되었고, 10 N NaOH 용액을 사용한 경우에는 1~4 $\mu$m 정도의 육면체 형상을 갖는 입자와 10$\mu$m 이상인 휘스커형 입자가 혼합된 형상으로 합성되었다. KOH 광화제와 마찬가지로 NaOH 광화제의 농도가 증가함에 따라 육면체 및 휘스커 형상을 갖는 입자로 변화하였으며, 입자의 크기도 아울러 증가하였다. 성분 분석 결과 휘스커 형상의 입자의 경우에는 육면체형 입자에서 관찰된 sodium성분이 검출되지 않았다. The $CaTio_3$powder with perovskite structure was synthesized by mixing anatase $TiO_2$and $Ca(OH)_2$powders as starting materials, and KOH or NaOH as mineralizer, followed by hydrothermal method. The change of crystal structure, particle shape and size of the synthesized $CaTiO_3$powder was investigated with kind and concentration of mineralizer. It was found that the spherical particles of 0.7 $\mu$m were obtained when using 1N KOH and the hexahedrons particles of 3$\mu$m were obtained for the case of using 10 N KOH. With increasing KOH concentration, the particle shape was changed from sphere to hexahedrons and its size also increased. When using 1 N NaOH, the powder was consisted of 0.5~1 $\mu$m particle in size, whereas hexahedrons of 1~4 $\mu$m and whiskers more than 10$\mu$m in size was obtained for the 10 N NaOH solution. With increasing NaOH concentration, the particle shape was varied from hexahedrons to whiskers, showing the similar result with the KOH case. It was confirmed from EDS analysis that Na element, which was detected in hexahedrones was not contained in the whiskers.
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