KR102027131B1 - 판상 세라믹-flg 복합체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말을 극성용매에 분산시켜 슬러리를 형성하는 단계와, 상기 슬러리에 FLG(Few-layer Graphene)를 혼합하는 단계와, 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀을 이용하여 분쇄 및 박리하면서 혼합하는 단계와, 상기 위성밀을 이용하여 혼합된 슬러리를 건조하는 단계 및 건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)를 이용하여 비활성 가스 분위기에서 소결하는 단계를 포함하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수한 판상 세라믹-FLG 복합체를 제조할 수 있다.

Description

판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법{Manufacturing method of platy ceramic-few-layer graphene composite}
본 발명은 세라믹-FLG 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수한 판상 세라믹-FLG 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)와 그래핀 시트의 뛰어난 전기적, 기계적 물성으로 인해 그래핀 또는 탄소나노튜브(CNT) 복합체의 제조는 많은 관심을 받았다. 그래핀과 CNT 복합체의 낮은 퍼콜레이션 임계점은 그래핀 층과 CNT의 종횡비와 높은 전기전도도에 의해 달성되었다.
세라믹-금속 복합체는 퍼콜레이티브(percolative) 금속-절연체 전이현상과 비정상적인 유전상수의 증가 또한 큰 관심을 받고 있다. 그러나, 높은 금속 부하, 높은 유전손실 그리고 임계점 근처에서의 불안정한 물성 때문에 실질적으로 적용되지 않고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1247125호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수한 판상 세라믹-FLG 복합체 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포하고, 상기 FLG(Few-layer Graphene)의 표면에 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 층이 분포하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체를 제공한다.
상기 세라믹 층의 두께는 0.1∼2 ㎛이고, 상기 FLG의 소판(platelet) 두께는 0.5∼5 ㎚ 일 수 있다.
상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루는 것이 바람직하다.
본 발명은, 판상 세라믹-FLG 복합체를 제조하는 방법으로서, (a) 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말을 극성용매에 분산시켜 슬러리를 형성하는 단계와, (b) 상기 슬러리에 FLG(Few-layer Graphene)를 혼합하는 단계와, (c) 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀을 이용하여 분쇄 및 박리하면서 혼합하는 단계와, (d) 상기 위성밀을 이용하여 혼합된 슬러리를 건조하는 단계 및 (e) 건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)를 이용하여 비활성 가스 분위기에서 소결하는 단계를 포함하며, 상기 세라믹-FLG 복합체는 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법을 제공한다.
상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone; NMP)을 포함할 수 있다.
상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말은 100㎚∼2㎛의 두께와 2∼100 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 FLG는 1∼10 ㎚의 두께와 0.5∼20 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 위성밀은 불순물의 발생을 억제하기 위하여 상기 판상 Al2O3와 동일한 재질인 알루미나 볼을 사용하고 50∼1000 rpm의 회전속도로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 건조는 상기 FLG의 산화와 불순물의 발생을 억제하기 위하여 진공 상태의 진공 오븐에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 소결은 1400∼1600℃의 온도에서 10∼80 MPa의 압력을 주면서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide; rGO)를 더 혼합할 수도 있다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 흑연(graphite)을 더 혼합할 수도 있다. 상기 흑연은 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포한다. 상기 판상 세라믹-FLG 복합체는 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수하다.
상기 판상 세라믹-FLG 복합체에서 FLG 사이에는 얇은 GO(graphene oxide)층이 형성된다. FLG 사이의 얇은 GO층으로 인한 계면 분극 현상으로 인하여 퍼콜레이티브(percolative)한 전기 전도도와 높은 유전율을 보인다. 안정적으로 퍼콜레이티브(percolative) 금속-절연체 전이현상을 나타낸다.
또한, 상기 FLG의 함량이 세라믹과 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.7∼0.8 부피%인 경우에 퍼콜레이션(percolation) 임계점을 나타내는 것으로 판단되며, 상기 FLG의 함량이 0.7∼0.8 부피% 이상인 경우에, 퍼콜레이션(percolation) 임계점 근처에서 유전상수가 급격하게 증가하는 특성을 갖는다.
본 발명에 의하면, 제조공정이 복잡하지 않고 간단하게 제조할 수 있으며, 제조비용이 적게 든다.
도 1a는 실험예에서 사용된 FLG(Few-layer Graphene)의 전계방사 주사전자현미경(field emission-scanning electron microscope; FE-SEM) 사진이고, 도 1b는 실험예에서 사용된 판상 Al2O3 분말의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진이며, 도 1c는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진으로서 FLG를 0.321 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, 도 1d는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진으로서 FLG를 0.460 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이며, 도 1e는 도 1c에서 FLG의 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM) 이미지이고, 도 1f는 도 1e의 magnified view 이다.
도 2는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 FLG의 부피분율에 따른 판상 알루미나(Alumina, Al2O3)-FLG 복합체의 전기전도도를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 FLG 부피분율에 따른 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전율을 보여주는 그래프이고, 도 4b 및 도 4c는 주파수에 따른 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전율을 보여주는 그래프이다.
도 5a는 주파수에 따른 판상 Al2O3-FLG 복합체의 유전율을 보여주는 그래프이고, 도 5b는 DC 바이어스(bias)에 따른 판상 Al2O3-FLG 복합체의 콜-콜 플롯(Cole-Cole plot)을 보여주는 그래프로서 FLG를 0.798 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, 도 5c는 FLG 소판(platelets) 사이의 얇은 GO(graphene oxide) 층으로 인한 계면 분극을 보여주는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
그래핀(graphene)-절연체 복합체는 전하를 저장하는 커패시터에서, 잠재력이 있는 응용 분야로써 많은 주목을 받고 있다. 그래핀-절연체 복합체는 퍼콜레이티브(percolative) 금속-절연체 전이현상뿐만 아니라, 퍼콜레이션 임계점 근처에서는 유전상수가 급격하게 증가할 것으로 전망되고 있다.
본 발명은 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수한 판상 세라믹-FLG 복합체를 제조하는 방법을 제시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판상 세라믹-FLG 복합체는, 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포하고, 상기 FLG(Few-layer Graphene)의 표면에 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 층이 분포하는 것을 특징으로 한다.
상기 세라믹 층의 두께는 0.1∼2 ㎛이고, 상기 FLG의 소판(platelet) 두께는 0.5∼5 ㎚ 일 수 있다.
상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법은, 판상 세라믹-FLG 복합체를 제조하는 방법으로서, (a) 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말을 극성용매에 분산시켜 슬러리를 형성하는 단계와, (b) 상기 슬러리에 FLG(Few-layer Graphene)를 혼합하는 단계와, (c) 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀을 이용하여 분쇄 및 박리하면서 혼합하는 단계와, (d) 상기 위성밀을 이용하여 혼합된 슬러리를 건조하는 단계 및 (e) 건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)를 이용하여 비활성 가스 분위기에서 소결하는 단계를 포함하며, 상기 세라믹-FLG 복합체는 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포한다.
상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone; NMP)을 포함할 수 있다.
상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말은 100㎚∼2㎛의 두께와 2∼100 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 FLG는 1∼10 ㎚의 두께와 0.5∼20 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 위성밀은 불순물의 발생을 억제하기 위하여 상기 판상 Al2O3와 동일한 재질인 알루미나 볼을 사용하고 50∼1000 rpm의 회전속도로 수행하는 것이 바람직하다.
상기 건조는 상기 FLG의 산화와 불순물의 발생을 억제하기 위하여 진공 상태의 진공 오븐에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 소결은 1400∼1600℃의 온도에서 10∼80 MPa의 압력을 주면서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide; rGO)를 더 혼합할 수도 있다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 (b) 단계에서 흑연(graphite)을 더 혼합할 수도 있다. 상기 흑연은 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말을 극성용매에 분산시켜 슬러리를 형성한다. 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말은 100㎚∼2㎛의 두께와 2∼100 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 극성용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide; DMF)와 같은 아미드계, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP)과 같은 피롤리돈계, 에탄올(ethanol)과 같은 알코올계, 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide; DMSO)와 같은 술폭사이드계, 아세토니트릴(acetonitrile)과 같은 니트릴계, 아세톤(acetone)과 같은 케톤계, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디에틸에테르(diethylether)와 같은 에테르계, 톨루엔(toluene), 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene; DCB)과 같은 벤젠계 중에서 극성(polarity)이 높고 특히 수소결합이 용이한 용매를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 슬러리에 FLG(Few-layer Graphene)를 혼합한다. 상기 FLG는 1∼10 ㎚의 두께와 0.5∼20 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다. 이때, 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide; rGO)를 더 혼합할 수도 있다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드(rGO)를 혼합하게 되면, 판상 세라믹 및 FLG와 함께 복합화되어 유전상수, 기계적 특성 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 흑연(graphite)을 더 혼합할 수도 있다. 상기 흑연은 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀을 이용하여 분쇄 및 박리하면서 혼합한다. 상기 위성밀은 불순물의 발생을 억제하기 위하여 상기 판상 Al2O3와 동일한 재질인 알루미나 볼을 사용하고 50∼1000 rpm의 회전속도로 수행하는 것이 바람직하다.
이하, 위성밀에 의한 혼합 공정을 구체적으로 설명한다. 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀 장비에 장입한다. 위성밀 장비를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 상기 슬러리를 균일하게 혼합한다. 상기 위성밀에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으나, 불순물의 발생을 억제하기 위하여 상기 판상 Al2O3와 동일한 재질인 알루미나 볼을 사용하는 것이 바람직하다. 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 위성밀 장비의 분당 회전속도 등을 조절하여 혼합한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜∼50㎜ 정도의 범위로 설정하고, 회전속도는 50∼1000rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 위성밀은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1∼48시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
상기 위성밀을 이용하여 혼합된 슬러리를 건조한다. 상기 건조는 상기 FLG의 산화와 불순물의 발생을 억제하기 위하여 진공 상태의 진공 오븐에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 120∼300℃, 더욱 바람직하게는 150∼250℃의 온도에서 1∼72시간, 더욱 바람직하게는 6∼48시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.
건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)를 이용하여 비활성 가스 분위기에서 소결한다. 상기 소결은 1400∼1600℃의 소결온도에서 10∼80 MPa의 압력을 주면서 수행하는 것이 바람직하다. 소결온도가 1400℃ 미만인 경우에는 불완전한 소결로 인해 복합체의 열적 또는 기계적 특성이 좋지 않을 수 있고, 1600℃를 초과하는 경우에는 에너지의 소모가 많아 비경제적이고 복합체의 물성(특히, 유전율과 상대밀도)이 낮게 나타날 수 있다. 상기 소결온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다. 상기 소결은 소결온도에서 1∼48시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 소결 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소결 효과를 기대하기 어려우며, 소결 시간이 작은 경우에는 불완전한 소결으로 인해 정전척용 세라믹 복합소재의 물성이 좋지 않을 수 있다. 상기 비활성 가스 분위기는 아르곤(Ar), 헬륨(He)과 같은 불활성 가스 분위기 또는 질소(N2) 가스 분위기를 의미한다. 소결 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 소결된 결과물(복합체)을 언로딩한다. 상기 퍼니스 냉각은 퍼니스 전원을 차단하여 자연적인 상태로 냉각되게 하거나, 임의적으로 온도 하강률(예컨대, 10℃/min)을 설정하여 냉각되게 할 수도 있다.
이렇게 제조된 상기 세라믹-FLG 복합체는 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포한다. 상기 판상 세라믹-FLG 복합체는 판상 세라믹 사이에 FLG(few-layer graphene)가 분포되어 있으므로 높은 비저항 및 유전율을 갖고, 유전손실이 작으며, 기계적 특성(mechanical properties)이 우수하다.
상기 판상 세라믹-FLG 복합체에서 FLG 사이에는 얇은 GO(graphene oxide)층이 형성된다. FLG 사이의 얇은 GO층으로 인한 계면 분극 현상으로 인하여 퍼콜레이티브(percolative)한 전기 전도도와 높은 유전율을 보인다. 안정적으로 퍼콜레이티브(percolative) 금속-절연체 전이현상을 나타낸다.
또한, 상기 FLG의 함량이 세라믹과 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.7∼0.8 부피%인 경우에 퍼콜레이션(percolation) 임계점을 나타내는 것으로 판단되며, 상기 FLG의 함량이 0.7∼0.8 부피% 이상인 경우에, 퍼콜레이션(percolation) 임계점 근처에서 유전상수가 급격하게 증가하는 특성을 갖는다. 인접한 FLG 소판(platelet)과 GO의 얇은 층이 내부 배리어층 커패시터(Internal barrier layer Capacitor; IBLCs)를 형성할 수 있다. IBLC(Internal barrier layer Capacitor)는 그 사이에 얇은 유전체를 갖는 전도성 충진재에 의해 형성되며, 각 IBLC는 큰 커패시턴스를 제공한다. 외부 변화 전기장(External alternating electric field)은 FLG 소판들(platelets)과 절연체인 GO 사이의 계면에서 전하 캐리어의 이동을 유도할 수 있고, 축적된 전하 캐리어는 탈 극성을 유도하여 유전 상수가 엄청나게 증가할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 발명자들은 알루미나 층 사이에 FLG(Few-layer Graphene)를 삽입하여 알루미나 세라믹에서의 유전율의 증가를 시도하였다. 이방형의 판상 입자를 갖는 알루미나-FLG 복합체를 제조하였다. 본 발명의 발명자들은 전기전도도가 임계점 값 0.75 부피%에서 퍼콜레이션 현상을 보여준다는 것을 관찰하였다. 그리고, 퍼콜레이션 임계점 이전에서, 유전상수는 알루미나 구조(유전율~7.3) 안에 삽입된 그래핀층에 의해 17.3 까지 증가하였으며, 주파수에 의한 변화는 관찰되지 않았다. 이는 전기, 통신 장비에 사용되는 세라믹 커패시터에서 유리하게 적용될 수 있다. 또한, 퍼콜레이션 임계점 이후에서, 유전상수는 5000(@20 kHz)까지 측정되었는데, 이 값은 순수한 판상 알루미나에 비해 700배 이상 증가한 수치이다.
1. 판상 Al2O3(platy Al2O3)-FLG(Few-layer Graphene) 복합체의 합성
판상 Al2O3-FLG 복합체의 이방성 구조는 판상 알루미나를 사용하여 유도되었다. 높은 유전율을 띄는 판상 Al2O3-FLG 층으로 구성된 다층 유전체-FLG 구조의 자기조립체(Self-assembled solids)를 제조하였다. 판상 Al2O3 (thickness = 300∼400 ㎚, lateral dimension = > 10 ㎛)와 FLG(thickness ∼ 3 ㎚, lateral dimension > 5 ㎛)를 사용하여 다층 구조를 갖는 복합체를 합성하였다.
출발원료로 판상 Al2O3 분말(platy Al2O3 powder)(>99.0 %, 160SG, Merck, Germany), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone; NMP)(Daejung, Korea), FLG(Few-layer Graphene)(3 ㎚, SKU-NP, Graphene supermarket, United states)을 추가의 정제 과정 없이 사용하였다.
판상 알루미나-그래핀 복합체를 만들기 위해서 다음의 과정을 수행하였다.
먼저, 판상 알루미나 분말(>99.0 %, 160SG, Merck, Germany) 10 g을 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone) 65 ㎖에 첨가하여 알루미나 슬러리를 형성하였다. 균일한 현탁액을 얻기 위해 분산 용매로 NMP를 사용하였다.
FLG(Few-layer Graphene)를 상기 알루미나 슬러리에 첨가하였다. 상기 FLG는 상기 판상 알루미나 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0∼1.631 부피%를 이루도록 첨가하였다.
본 실험예에서는 판상 Al2O3 분말과 FLG 분말을 동시에 분쇄 및 박리할 수 있는 위성밀 기법을 사용하였다. 위성밀의 높은 기계적 에너지는 판상 Al2O3 분말과 FLG를 박리하는 점에 있어서 유리하다. 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀(Pulverisette 5, Fritch, Germany)에 장입하고 알루미나 볼(Φ = 3.0 mm)을 사용하여 10시간 동안 250 rpm으로 혼합하였다.
혼합된 슬러리를 진공오븐에서 200 ℃의 온도로 24시간 동안 건조하였다.
건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)(Hot press furnace, Thermotech, Korea)를 사용하여 Ar 분위기에서 소결하였다. 상기 소결은 1500 ℃까지 10 ℃/min로 승온하고, 1시간 동안 유지하였으며. 유지시간 동안 30 MPa의 압력을 주었다.
완성된 복합체의 전기적, 유전적 특성을 분석하였다.
2. 미세구조 및 결정구조
상기 소결에 의해 형성된 판상 Al2O3-FLG 복합체는 X-선회절기(X-ray diffractometer)(Rigaku, 40 Kv, 100 mA), 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM)(JSM-6710F, Jeol, Japan), 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)(JEM-4010, Jeol, Japan)으로 결정구조와 미세구조를 분석하였다.
3. 전기전도도 측정
소결된 복합체의 비저항은 ASTM D257-99 association standards의 가디드 전극법(Guarded electrode method)을 사용하여 고저항기(High resistant meter)(4339A, Agilent, United states)로 분석하였다.
4. 유전특성
소결된 복합체의 유전특성은 LCR 미터(LCR meter)(E4980A, High precision, United states)와 임피던스 분석기(Impedance analyzer)(HP4192A, HP, USA)로 분석하였다. 측정을 위해 복합체를 10 × 10 × 1 mm 로 가공하였으며, 양 표면에 Ga-In(Gallium-indium) 전극을 코팅시켜주었다.
5. 결과 및 고찰
(1) 미세구조 및 결정구조
소결된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 최종 층(layer) 두께는 전계방사 주사전자현미경(field emission-scanning electron microscope; FE-SEM)과 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)으로 분석하였다.
도 1a는 실험예에서 사용된 FLG(Few-layer Graphene)의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진이고, 도 1b는 실험예에서 사용된 판상 Al2O3 분말의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진이며, 도 1c는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진으로서 FLG를 0.321 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, 도 1d는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM) 사진으로서 FLG를 0.460 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이며, 도 1e는 도 1c에서 FLG의 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM) 이미지이고, 도 1f는 도 1e의 magnified view 이다.
도 1c와 도 1d에서 FE-SEM 분석으로 얻은 판상 알루미나층의 두께는 0.3∼1 ㎛ 이고, TEM 분석으로 얻은 그래핀층의 두께는 3 ∼ 5 ㎚이다. 임피던스 분광법으로 SPS 가압방향과 평행한 방향의 유전 특성을 조사했다.
도 2는 실험예에 따라 합성된 판상 Al2O3-FLG 복합체의 X-선회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴이다. 도 2에서 (a)는 FLG를 0.276 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, (b)는 FLG를 0.299 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이며, (c)는 FLG를 0.564 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, (d)는 FLG를 0.807 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이며, (e)는 FLG를 0.936 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이다.
(2) 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전기적 특성
상온에서 판상 Al2O3-FLG 복합체의 전기 저항을 아래의 표 1에 나타내었다. 도 3은 FLG의 부피분율에 따른 판상 알루미나(Alumina, Al2O3)-FLG 복합체의 전기전도도를 나타낸 그래프이다.
FLG 함량(부피%) 0.276 0.299 0.564 0.718 0.741 0.798 0.815 0.905 0.936 1.631
비저항(resistivity) 7.20E+11 2.30E+11 1.90E+11 1.20E+11 2.40E+11 3.10E+3 5.90E+2 6.30E+1 1.20E+2 1.60E+1
FLG 함량에 따른 저항을 살펴보면, FLG 농도 0.75 부피% 미만에서 FLG의 농도가 증가할수록 저항은 서서히 감소하는 반면, FLG 농도 0.75 부피% 이상부터는 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다(도 3 참조). 이 현상은 퍼콜레이션 이론에 의해 금속-절연체(Metal-Insulator; MI) 전이로 설명할 수 있다. 이 복합체에서는, 퍼콜레이션 임계점이 0.7∼0.8 부피%이고, 이 영역에서 MI 전이가 발생하여 전기전도도가 수십 배 향상된 것으로 판단된다. 판상 Al2O3-FLG 복합체의 퍼콜레이션 임계점은 GO(graphene oxide)- 구형(spherical) Al2O3 복합체 (FC = 0.38 부피%)와 MWCNT(multi-wall carbon nanotube)-Al2O3 복합체 (FC = 0.79 부피%)의 실험값과 비교해 봤을 때 0.75 부피%에 불과했다. 이 값은 GO(graphene oxide)-실리카(Silica) 복합체 (∼3.9 wt%), FLG-구형(spherical) Al2O3 복합체 (FC = 3.0 부피%) 보다 더 낮은 값을 가진다. 종횡비 범위가 100∼1000인 타원체를 갖는 복합체의 임계점 값의 이론값은 문헌에 의하면 1.3∼0.13 부피% 이므로, 두께 5 ㎚와 면적 2∼3 micron 값을 갖는 FLG 임계점 값은 유전체 알루미나 구조에 잘 분산된 디스크 형상 필러(FLG)를 고려하면 잘 일치하는 값이라고 할 수 있다.
퍼콜레이션 이론에 따르면, 유전체 구조(D)에서 금속 충진제(M)를 포함한 복합 재료의 전기전도도는 다음과 같은 식에 의해 구할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016127130814-pat00001
[수학식 2]
Figure 112016127130814-pat00002
σD: conductivity of dielectric material, σM: conductivity of metallic filler, f: volume fraction of dielectric and conducting filler, q: critical exponent before percolation threshold, t: critical exponent after percolation threshold
Log(전도도) vs Log(F-Fc)를 선형으로 플로팅하면 σ(D), σ(M), t, q 값을 구할 수 있다. F는 FLG의 부피분율, Fc는 퍼콜레이션 임계점의 임계부피분율, 그리고 지수 t는 시스템의 차원을 반영한다. 수학식 1과 수학식 2에 의해 피팅된 값에 따르면 실험값과 매우 일치한다(도 3 참조). 이 매개 변수는 아래의 표 2에 나타내었다.
σD (S/cm) σM (S/cm) fc q t
1.00E-14 200 0.0075 1.01 1.65
여기서 피팅된 t값(t = 1.65)은 보고된 멀티-몰비브덴 써밋(mullite-molybdenum cermet)(t = 1.6)과 Al2O3-FLG의 값과 유사하다. 분리격자(Discrete lattice)-퍼콜레이션 네트워크(percolation network)에 기반한 퍼콜레이션 이론에서 t 값은 2D와 3D 시스템에서 각각 1.3, 2.0이다.
(3) 퍼콜레이션 임계점 이전 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전 특성
주파수 100 kHz에서의 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전율을 아래의 표 3에 나타내었다. 도 4a는 FLG 부피분율에 따른 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전율을 보여주고, 도 4b 및 도 4c는 주파수에 따른 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전율을 보여준다.
FLG의 부피분율(부피%) 0.276 0.299 0.564 0.718 0.719 0.741
Permitivity 11.5 11.7 16.2 14.9 17.3 13.6
도 4a에서, FLG 농도에 따른 유전율에 따르면, FLG 농도가 증가할수록 유전율이 증가한다는 것을 볼 수 있다. FLG가 없는 순수 Al2O3의 유전상수는 주파수 10 kHz ∼ 13 MHz에서 7.3이며, 이 주파수 범위 내에서 거의 일정한 값을 가진다. FLG가 삽입되면, 유전 상수는 FLG 부피분율이 증가할수록 같이 증가한다. 유전율은 퍼콜레이션 임계점 (0.75 부피%)에서 급격하게 증가한 것처럼 극적인 퍼콜레이션 거동이 관찰되지 않았으며 표 3에 나타내었다.
놀랍게도, 복합체의 유전율은 주파수 10 kHz ∼ 13 MHz 범위내에서 거의 변화하지 않았으며 도 4b에 나타내었다. 복합체 중 중간영역대 주파수 안에서 Debye-like relaxation과 같은 현상을 보이지 않았으며, 이는 일반적으로 공간 전하(Space charge) 또는 계면 분극(Interfacial polarization)에 기인한다.
이완 주파수는 Al2O3-Graphene-Al2O3 게이트(gate) 유전체 (∼104 Hz), 세라믹(Ceramics) (>106 Hz) 그리고 GO(Graphene oxide)-폴리머(polymer) 복합체 (104-106 Hz)로 보고되었다. 이 연구에서 분극에 의한 이완 주파수는 >10 MHz보다 더 큰 것으로 추정된다.
이러한 큰 이완 주파수(> 10 MHz)는 다층 충진 복합 재료의 모델로 설명할 수 있다. 이 모델에 따르면, 필러가 얇은 유전체층(shell)을 가진 전도성 코어로 이루어져있을 때 이완 주파수는> 107 Hz로 추정된다. 계면 분극은 코어와 매트릭스 사이의 계면(즉, 나노 미터 두께의 Graphene oxide 층)에서 코어(Graphene)에서 생성된 자유 전하의 포획(entrapment)과 관련될 수 있다. 이 연구에서 현재 복합 재료의 이완 주파수는 현재 측정된 주파수 범위보다 107 Hz 이상 높으며, 이론적인 예측과 일치한다. FLG에 유전체 GO 층이 존재한다는 가정은 FLG conc를 갖는 복합체에서 유전체 거동과 일치한다.
이 현상은 퍼콜 레이션 모델보다는 공간 전하 분극으로 인한 전기 이중층 (EDL) 모델의 형성에 의해 설명될 수 있다. 이 모델에 따르면 그래핀(graphene)과 Al2O3의 표면에는 음전하와 양전하가 축적되어 계면에 EDL(electrical double layer)이 형성된다. 총 커패시턴스는 병렬로 연결된 EDL(electrical double layer)의 영향을 받아 유전 상수가 증가하는 것처럼 보인다. 이는 FLG 체적 분율 증가에 따른 유전율 증가와 일치하는 것으로 보인다(도 4a 참조).
그러나, 높은 이완 주파수(> 10 MHz)는 전기 이중층 모델로 설명할 수 없다. 유전체 재료와 EDL 인터페이스 사이의 시간 상수 차이로 인한 커패시턴스 응답의 주파수 의존성은 측정된 주파수 영역에서 관찰되어야 한다. 이러한 높은 이완 주파수는 더 높은 이완 주파수(ω ∝ 1/CEDL -n)를 초래하는 기존의 세라믹스에 비교했을 때 1/1000배 이하로 훨씬 더 작은 EDL 커패시턴스로 인한 것일 수도 있다. CEDL -n 는 수학식 3과 같이 공간 전하 층(λ)의 두께에 반비례하며, λ는 Gouy-Chapman 모델에 따라 수학식 4에 따라 캐리어 농도와 관련이 있다.
[수학식 3]
Figure 112016127130814-pat00003
[수학식 4]
Figure 112016127130814-pat00004
여기서, ε은 유전 상수, n 벌크의 캐리어 농도, k B 는 볼츠만 상수, a 는 면적, T는 온도이다. 따라서, 캐리어 농도를 10-6 배로 줄이면 공간 차지 층이 두꺼워지고 EDL로 인해 커패시턴스가 훨씬 줄어들지 않는 것으로 보인다.
(4) 퍼콜레이션 임계점 이후 판상 알루미나-FLG 복합체의 유전 특성
판상 Al2O3-FLG 복합체의 유전적 성능은 도 5a 내지 도 5c에서 보여주는 것과 같이 OSC level 0.1 V 그리고 주파수 20 Hz ∼ 13 MHz에서 측정되었다. 도 5a는 주파수에 따른 판상 Al2O3-FLG 복합체의 유전율을 보여주는 그래프이고, 도 5b는 DC 바이어스(bias)에 따른 판상 Al2O3-FLG 복합체의 콜-콜 플롯(Cole-Cole plot)을 보여주는 그래프로서 FLG를 0.798 부피% 첨가하여 판상 Al2O3-FLG 복합체를 형성한 경우이고, 도 5c는 FLG 소판(platelets) 사이의 얇은 GO(graphene oxide) 층으로 인한 계면 분극을 보여주는 모식도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, FLG가 0.741 부피% 이상의 부피 분율은 갖는 판상 Al2O3-FLG 복합체의 유전율은 퍼콜레이션 임계점 미만의 부피 분율에서의 유전율과 다른 거동을 나타내었다. 도 5a에서 퍼콜레이션 후의 복합체 유전 상수는 퍼콜레이션 전의 유전 상수보다 더 크다. 판상 알루미나-FLG (0.798과 0.815 부피%의 FLG) 복합체(∼2300@20 kHz)는 순수한 판상 Al2O3 (7.3)보다 유전 상수가 300배 이상 증가했다. 이는 계면 분극의 결과일 수 있다. 인접한 FLG 소판(platelet)과 GO의 얇은 층이 내부 배리어층 커패시터(Internal barrier layer Capacitor; IBLCs)를 형성할 수 있다. 일반적으로, IBLC(Internal barrier layer Capacitor)는 그 사이에 얇은 유전체를 갖는 전도성 충진재에 의해 형성된다. 각 IBLC는 큰 커패시턴스를 제공한다. 외부 변화 전기장(External alternating electric field)은 FLG 소판들(platelets)과 절연체인 GO 사이의 계면에서 전하 캐리어의 이동을 유도할 수 있다. 축적된 전하 캐리어는 탈 극성을 유도하여 유전 상수가 엄청나게 증가할 수 있다.
퍼콜레이션이 발생한 후에도 유전 상수는 동일하게 유지되거나 1 MHz까지 천천히 감소하지만, 유전 상수는 1 MHz 이상으로 주파수가 증가함에 따라 급격히 감소했다. 일반적으로, 계면 분극은 저주파수에서 유전 상수를 향상시킬 수 있으며, 주파수가 증가함에 따라 유전 상수가 급격하게 감소할 수 있다. 이 계면 분극은 복합체에서 관찰된 유전상수의 증가를 초래하고, 주파수 의존성 뿐만 아니라 DC 바이어스(bias) 의존성에서도 퍼콜레이션 이전에 관찰된 것과 다르다.
본 실험예에서, 퍼콜레이션 이전의 저항은 DC 바이어스(bias) 전압에 대한 의존성을 나타내지 않았지만, 퍼콜레이션 후의 저항은 DC 바이어스 전압에 대한 의존성을 나타낸다(도 5b 참조). 커패시턴스의 현저한 증가는 금속 코어(graphene) 사이에 유전 쉘(dielectric shell)(GO)의 존재 때문인 것으로 추측된다. 퍼콜레이션 후, FLG 소판들(platelets) 사이에 전기적 반응이 일어나고, FLG 소판들(platelets) 사이에서 GO의 얇은 층이 터널 장벽(Tunnel barrier)으로 작용해야 한다. 이러한 장벽은 도 5c에 도시된 바와 같이 전도성 FLG의 퍼콜레이션에 의해 생성된다. 이 장벽은 다결정 유전체 내 입자 사이의 쇼트키(Schottky) 장벽과 유사하여 입계가 임피던스의 외부 소스(source)로 작용한다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 전기장이 복합체에 인가될 때, FLG(얇은 GO층) 사이의 계면에 의한 저항은 바이어스(bias)가 증가함에 따라 감소하며, 전위 장벽 높이에서 전압 강하(voltage drop)가 경계 영역에서 발생한다는 것을 나타낸다. 인접한 두 개의 FLG 소판들(platelets)(전도성 충진제) 사이의 전자 터널링은 1.0 V에서 1.0 V까지의 전기장에서 발생할 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이, 위성 볼밀링을 사용하여 간편하고 대량생산이 가능한 세라믹-FLG 복합체의 합성할 수 있다는 것이 입증되었다. 판상 Al2O3와 FLG의 분산제로써 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)를 사용하여 균일하게 분산된 판상 Al2O3-FLG의 슬러리를 효과적으로 제조하였다. 소결된 복합체는 FLG 사이의 얇은 GO층으로 인한 계면 분극 현상으로 인하여 퍼콜레이티브(percolative)한 전기 전도도와 높은 유전율을 보였다. 이 접근방식은 전자 디바이스에 혁신적으로 응용할 수 있는 고유전 세라믹(high k dielectric ceramic) 복합체의 합성에 보다 더 쉬운 경로를 제공할 것이다. 또한, 본 복합재료의 주파수에 독립적인 유전율의 거동은 통신 장치에 사용되는 유전체 재료에 유용할 것으로 기대된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (13)

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  4. 판상 세라믹-FLG 복합체를 제조하는 방법으로서,
    (a) 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말을 극성용매에 분산시켜 슬러리를 형성하는 단계;
    (b) 상기 슬러리에 FLG(Few-layer Graphene)를 혼합하는 단계;
    (c) 상기 FLG가 혼합된 슬러리를 위성밀을 이용하여 분쇄 및 박리하면서 혼합하는 단계;
    (d) 상기 위성밀을 이용하여 혼합된 슬러리를 건조하는 단계; 및
    (e) 건조된 결과물을 핫프레스(Hot press)를 이용하여 비활성 가스 분위기에서 소결하는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 단계에서 환원된 그래핀 옥사이드(reduced graphene oxide; rGO)를 더 혼합하고,
    상기 환원된 그래핀 옥사이드는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하며,
    상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말은 100㎚∼2㎛의 두께와 2∼100 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 판상 분말을 사용하고,
    상기 FLG는 1∼10 ㎚의 두께와 0.5∼20 ㎛의 측면치수(lateral dimension)를 갖는 분말을 사용하며,
    상기 세라믹-FLG 복합체는 판상 Al2O3 및 판상 AlN로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹의 층 사이에 상기 FLG의 소판(platelet)들이 분포하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone; NMP)을 포함하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서, 상기 FLG는 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼3부피%를 이루도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 위성밀은 불순물의 발생을 억제하기 위하여 상기 판상 Al2O3와 동일한 재질인 알루미나 볼을 사용하고 50∼1000 rpm의 회전속도로 수행하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 건조는 상기 FLG의 산화와 불순물의 발생을 억제하기 위하여 진공 상태의 진공 오븐에서 수행하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  11. 제4항에 있어서, 상기 소결은 1400∼1600℃의 온도에서 10∼80 MPa의 압력을 주면서 수행하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제4항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 흑연(graphite)을 더 혼합하고, 상기 흑연은 상기 판상 Al2O3 및 판상 AlN으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 분말과 상기 FLG를 합한 전체 부피에 대하여 0.01∼2부피%를 이루도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 판상 세라믹-FLG 복합체의 제조방법.
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