소결 공정과 기공·입계 제어를 통한 SiC의 열전도·기계적 특성 튜닝 연구

Tuning Thermal Conductivity and Mechanical Properties of SiC via Sintering and Pore/Grain-Boundary Control

연구 내용

액상/고상 및 압력없는 소결을 통해 SiC 결정립·입계·기공구조를 제어하고 열전도와 강도를 동시 튜닝하는 연구

SiC 세라믹의 열전도와 강도는 결정립 성장, 입계 열저항, 소결 중 결함 및 기공의 형성과 함께 결정됩니다. 연구실은 액상 소결 및 압력없는 소결 조건을 기반으로 미세구조를 조절하고, 보론원·질화물 첨가 등 원소 설계를 통해 기공 연결성, 목 영역(necking)과 결함 상태를 변화시킵니다. 이를 통해 초저열전도 또는 고열전도 경향과 함께 굽힘 강도/파괴인성 관련 성능을 설계하는 접근을 수행합니다. 또한 기공 크기와 결함 크기의 상관성을 정량적 관점에서 해석하여 공정-미세구조-성능 연계 모델을 구축합니다.

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5건

연구 흐름

초기에는 소결 과정에서 열전도에 영향을 주는 입계·결정립·결함 요소를 정리하고, 액상 소결에서의 미세구조 기반 열전달 메커니즘을 중심으로 연구 방향을 설정했습니다. 이후 압력없는 소결 조건을 적용하여 특정 강도 및 강도-열특성의 균형을 확보하고, 보론원 효과를 통해 결함과 소결 거동의 상관성을 해석했습니다. 또한 질화물 첨가 및 소결 분위기 변화로 전기·열 특성의 동시 변화를 확인하고, 기공 크기 및 기공도 조절로 굽힘 강도 저하 원인을 결함 스케일 관점에서 검증했습니다. 최근에는 기공구조 제어를 통한 열전도 극한 제어 과제로 확장해 공정 기반 설계 지침을 고도화하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

초저열전도/고열전도 SiC 세라믹스
소결 공정 기반 열전달 엔지니어링
입계 저항 제어형 방열 소재
고온 구조용 굽힘 강도 설계재
기공 크기-결함 스케일 기반 강도 튜닝재
압력없는 소결 부품 제조공정
다공성 열관리 모듈 소재
결함 농도 제어형 내열 세라믹
열충격 내성 향상 구조재
소결-미세구조-성능 데이터 기반 설계 플랫폼