서울과학기술대학교 신소재공학과

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학과소개

나노구조기능재료 연구실
 학과소개 실험실소개 나노구조기능재료 연구실
나노구조기능재료 연구실(담당교수: 류도형)
물질의 미세구조가 어떻게 변화하는지에 따라 그 물질의 물리적·화학적 특성을 크게 좌우할 수 있다. 이를 완벽히 컨트롤 할 수 있다면 우리가 원하는 특성을 가진 신소재에 한발 더 다가갈 수 있을 것이다.
본 나노구조기능재료연구실에서는 나노구조체(즉, 나노입자,코팅,섬유,와이어,로드 등)의 나노 구조를 제어하여 새로운 기능을 발현하는 재료에 대한 연구를 수행하고 있다.

주요 연구 분야

A. Nano particles
      Nano particles for Solar Cell
 
  • TIO nanotubeTiO nanoparticle

Schematics of DSSC(Dye-Sensitized Solar Cells)와 TiO2 particle morphology Nano particle의 모양, 크기 등을 제어하여 기존 P25의 TiO2층 Photo-electron성능을 뛰어넘는 구조를 개발한다.


B. Nano coating
     Spray pyrolysis deposition으로 TCO인 FTO제작.



FTO는 우수한 열적 안정성과, 비교적 저렴한 가격의 원소로 이루어져 있는 것이 특징이다. 실험실 에서는 spray pyrolysis method로 FTO를 만든다.


C. Nano fiber



Electrospinning을 통하여 ceramic nanofiber를 제작한다. Electrospinning cost-effective하고 scalable한 기술로서 전구체로는 sol-gel precursor, preceramic polymer가 있다.TiO2 nanofiber는 high specific surface area하고 NiFe2O4는 high coercive force한 특징이 있다.
1μm이하의 SiC nanofiber로 만든 soft mat는 high surface area한 특징이 있으며 이 특징은 높은 온도에서 안정성이 필요한 열전지에 응용된다.


D. Nano wire, nano rods

Effect of Two dimension structure

보통의 nano rods는 표면 에너지를 낮추는 방향으로 성장을 이뤄 Single crystal을 이룬다.
또한 low dimension의 효과도 볼 수 있어 Quantum confinement로 인한 band gap 조절이 가능해 지며,
특이한 전기적, 물리적 성질들을 보인다.

 


현재 진행 중인 연구과제

1. 중소기업지원 : 와이어 본딩용 세라믹 캐필러리 기술개발
chip packaging 공정에서 Gold wire bonding을 위한 capillary tip개발 Project를 한국정밀 PECO사의 의뢰를 받아 우수한 특성의 capillary tip을 만들기 위한 연구를 하고 있다.
Wire bonding특징으로 충격과 고온에서의 capillary tip의 내구성 과 신뢰성 등이 요구되고, tip 자체뿐만 아니라 그것에 의해 제작되는 wire bonding pitch 와 wire의 부착성과 미세 pitch의 정확성 등이 요구된다.
이러한 요구되는 물성을 위해, Cr2O3 coating과 thermal grooving 등을 통해 표면 거칠기 제어와, 내구성 증가를 목표로 하여 연구가 진행되고 있다.

2. 소재원천기술개발사업 : 탄화규소 섬유 제조기술 개발
SiC 섬유를 이용한 복합소재는 초고온용의 고효율, 경량, 고신뢰성 소재이므로 에너지의 효율향상과 신재생에너지 분야에서 주목 받고 있다.
현재는 우주항공분야에서 주로 쓰이고 있지만 앞으로 응용분야가 점점 확대되고 있다.
SiC섬유를 제조하려면 프리커서인 폴리카보실란의 합성에서부터, 방사, 안정화, 열처리 과정에 이르기까지의 과정을 거쳐야한다.
본 연구실에서는 폴리카보실란을 통해 다양한 형태의 원료를 합성하고, 이를 기반으로 섬유 안정화 처리 과정을 거쳐 초미세 고강도 SiC섬유를 제조하는 것을 목적으로 한다.




3. World Premium Materials 사업 : 탄화규소 단결정용 분말 제조기술 개발
초고순도 SiC소재는 미래성장동력인 신재생에너지(태양전지, 풍력발전 등)와 그린카에 사용 되는 고효율 전력변환용 에너지 반도체 및 LED, 반도체공정에 적용되는 핵심소재로써 국가기반산업 및 미래녹색산업에서 크게 주목받고 있다.
SiC를 반도체 소재로 사용하기 위한 핵심기술로 초고순도의 SiC 원료의 제조와 이를 단결정으로 성장시키는 기술이 필수적이다.
본 연구실에서는 이 단결정 성장에 필요한 원료를 최적화 형태로 제조 하는 것을 목표로 한다.
나노기술을 실현하기 위해서는 나노입자의 제작 및 특성에 대한 연구뿐만 아니라 원하는기능을 갖기 위해 나노재료를 조작하여 원하는 곳에 배열하는 방법과 나노 측정 방법의 연구가 필요하다. 나노재료의 특성을 측정하기 위해서는 나노크기에 맞는 새로운 측정방법이 개발되어야 한다.
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