KR20090071311A - 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법 - Google Patents

전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090071311A
KR20090071311A KR1020080031436A KR20080031436A KR20090071311A KR 20090071311 A KR20090071311 A KR 20090071311A KR 1020080031436 A KR1020080031436 A KR 1020080031436A KR 20080031436 A KR20080031436 A KR 20080031436A KR 20090071311 A KR20090071311 A KR 20090071311A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nano
metal oxide
radio wave
polymer
heat treatment
Prior art date
Application number
KR1020080031436A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100943704B1 (ko
Inventor
황민선
Original Assignee
황민선
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황민선 filed Critical 황민선
Publication of KR20090071311A publication Critical patent/KR20090071311A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100943704B1 publication Critical patent/KR100943704B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/004—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using non-directional dissipative particles, e.g. ferrite powders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/0018—Mixed oxides or hydroxides
    • C01G49/0063—Mixed oxides or hydroxides containing zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Abstract

본 발명은 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 한 종류 이상의 금속산화물전구체가 나노 크기(Nano size)로 결정화된 섬유상 또는 입자상의 금속산화물을 포함하는 전파흡수재료 및 이를 포함하는 전파흡수체를 제공한다. 또한, 본 발명은 금속산화물전구체 및 고분자를 포함하는 전구용액을 제조하는 제1단계; 상기 전구용액을 전계방사 또는 전계분사하여 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체/고분자 복합체를 제조하는 제2단계; 상기 제2단계의 복합체를 1차 열처리하여 고분자를 제거하는 제3단계; 및 상기 제3단계를 통해 고분자가 제거된 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체를 2차 열처리하여 결정화시키는 제4단계를 포함하는 전파흡수재료의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 금속산화물이 자벽(Domain Wall)을 형성할 수 없을 정도의 크기, 구체적으로 나노 크기로 결정화되어, GHz 대역에서도 우수한 전파흡수능을 가지는 효과를 발휘한다.
전파, 흡수, 금속산화물, 전계방사, 나노크기

Description

전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법 {ELECTRIC WAVE ABSORBENT MATERIAL, ELECTRIC WAVE ABSORBENT PRODUCT CONTAINING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 종류 이상의 금속산화물전구체가 나노 크기(Nano size)로 결정화된 섬유상 또는 입자상의 금속산화물을 포함하여, GHz 대역에서도 우수한 전파흡수능을 가지는 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 상기 전파흡수재료의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전파흡수재료로는 스피넬(Spinel)형 페라이트(Ferrite)와 같은 소프트 페라이트(Soft Ferrite)가 사용되고 있다. 이러한 소프트 페라이트(Soft Ferrite)는 MHz 대역에서 전파흡수능을 발휘한다.
그러나 위와 같은 소프트 페라이트(Soft Ferrite) 등과 같은 종래의 전파흡수재료는 GHz 대역에서는 전파흡수능이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 소 프트 페라이트(Soft Ferrite)는, 교대로 바뀌는 자기장에 따라, 여러 개의 자구(Magnetic Domain)가 일정 두께의 자벽(Domain Wall)으로 배열되어, 문헌[S. Chikazumi, Physics of ferromagnetism, 2nd edition, New York, Oxford University Press, 1997.]에서도 보고된 바와 같이 GHz 대역에서는 Snoek의 한계에 의해 높은 자성손실을 얻을 수 없다. 이에 따라 GHz 대역에서는 전파 흡수능이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, GHz 대역에서도 우수한 전파흡수능을 가지는 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 상기 전파흡수재료의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 금속산화물전구체가 나노 크기로 결정화된 금속산화물을 포함하는 전파흡수재료를 제공한다.
이때, 상기 금속산화물은 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 방법을 통하여, 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 형상을 갖는다.
또한, 상기 금속산화물은 1,000 ㎚ 이하의 크기, 바람직하게는 10 ~ 200 ㎚의 크기를 갖는다. 아울러, 상기 금속산화물의 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
이에 더하여, 본 발명은,
금속산화물전구체 및 고분자를 포함하는 전구용액을 제조하는 제1단계;
상기 전구용액을 전계방사 또는 전계분사하여 나노 크기의 섬유상 또는 입자 상의 금속산화물전구체/고분자 복합체를 제조하는 제2단계;
상기 2단계의 복합체를 1차 열처리하여 고분자를 제거하는 제3단계; 및
상기 3단계를 통해 고분자가 제거된 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체를 2차 열처리하여 결정화시키는 제4단계를 포함하는 전파흡수재료의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 금속산화물전구체의 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 제3단계의 열처리 온도(1차 열처리 온도)는 150 ~ 600℃이고, 상기 제4단계의 열처리 온도(2차 열처리 온도)는 600 ~ 1,500℃인 것이 좋다.
아울러, 본 발명은, 상기 본 발명의 전파흡수재료를 포함하는 전파흡수체를 제공한다. 본 발명에 따른 전파흡수체는, 베이스 기재와, 상기 본 발명의 전파흡수재료(결정화된 금속산화물)를 적어도 포함하는 혼합물로부터 성형된 성형체로서, 일례로 시트(sheet) 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속산화물이 자벽(Domain Wall)을 형성할 수 없을 정도의 크기, 구체적으로 나노 크기로 결정화됨에 의해, 개별 입자가 단자구(Single Domain)로 되어 GHz 대역에서도 우수한 전파흡수능을 갖는다. 또한, 마이크로웨이 브(Microwave) 영역 이상에서 전파흡수능을 기대할 수 없었던 철(Fe)도 GHz 대역에서 Magnetic Resonance를 나타내어 우수한 전파흡수능을 갖는다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전파흡수재료는 나노 크기로 결정화된 금속산화물을 적어도 포함한다. 이때, 상기 금속산화물은 적어도 한 종류 이상의 금속산화물전구체가 나노 크기의 섬유상 또는 입자상으로 방사 또는 분사된 다음, 열처리에 의해 결정화된 것으로서, 1 ~ 1000 ㎚, 바람직하게는 10 ~ 200 ㎚의 크기를 갖는다. 여기서, 크기는 섬유상일 경우 평균 직경을 의미하며, 입자상으로서 구형(sphere)일 경우 평균 지름을 의미한다.
상기 금속산화물은 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 방법을 통하여, 나노 크기로서 섬유상 또는 입자상의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 나노 크기를 가지되, 그 형상에 있어서 전계방사법을 통하여 섬유상을 갖거나, 전계분사법을 통하여 구형 등의 입자상의 형상을 가질 수 있다.
상기 금속산화물을 구성하는 금속원소는 1종 또는 2종 이상의 금속으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속산화물을 구성하는 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상일 수 있다. 이와 같은 금속산화물은 상기한 바와 같은 한 종류 이상의 금속산화물전구체가 열처리에 의해 결정화되어 제조되는데, 이때 상기 금속산화물전구체는 열처리를 통해 금속산화물을 형성할 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용 가능하며, 특정 전구체에 한정되지 않는다. 이러한 금속산화물전구체를 구성하는 금속원소는 1종 또는 2종 이상의 금속으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속산화물전구체를 구성하는 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상일 수 있다.
상기 금속산화물은 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying)에 의한 방법으로 제조될 수 있는데, 바람직하게는 이하에서 설명되는 본 발명의 제조방법을 통하여 제조된다.
본 발명의 제조방법은, 금속산화물전구체 및 고분자를 포함하는 전구용액을 제조하는 제1단계; 상기 전구용액을 전계방사 또는 전계분사하여 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체/고분자 복합체를 제조하는 제2단계; 상기 복합체를 1차 열처리하여 고분자를 제거하는 제3단계; 및 2차 열처리하여 결정화하는 제4단계를 포함한다. 이때, 전계방사에 의한 경우 나노 크기의 섬유상(이하, "Nano-rod"라 한다)으로 제조되며, 전계분사에 의한 경우 나노 크기의 구형 입자상(이하, "Nano-sphere"라 한다)으로 제조될 수 있다. 그리고 2차 열처리에 의해 Nano-rod 또는 Nano-sphere 내에 나노 결정(Nano-grain)이 형성되어 미세 크기로 결정화된다. 이때, 상기 1차 열처리는 150 ~ 600℃의 저온에서, 상기 2차 열처리는 600 ~ 1500℃의 고온에서 진행될 수 있다.
도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 한 종류 이상의 금속산화물의 전구체와, 고분자와, 용매를 포함하는 방사 또는 분사가 가능한 전구용액을 준비하고, 이 전구용액을 고전압 발생장치에서 발생한 전기장에 의하여 방사 혹은 분사하여 상기 금속산화물 전구체와 고분자 간의 상분리 또는 상호혼합 과정을 거친 금속산화물/고분자 복합체로서 Nano-rod 또는 Nano-sphere를 형성한다.
다음으로, 1차 열처리 공정을 통해 복합섬유에서 고분자 물질을 제거함으로써 금속산화물 Nano-rod 또는 Nano-sphere를 얻을 수 있으며, 2차 열처리를 통하여 Nano-rod 혹은 Nano-sphere 내에 Nano-grain이 형성된 금속산화물 결정체를 제조한다. 이러한 금속산화물의 Nano-rod 또는 Nano-sphere는, 자벽(Domain Wall)을 형성할 수 없을 정도의 크기, 즉 미세 결정체의 나노 크기이기 때문에 GHz 대역에서의 Magnetic Resonance의 발현으로 인하여 GHz 대역에서 우수한 전파흡수능을 갖는다.
각 단계별로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
전계방사 (또는 전계분사 ) 용액의 제조(전구용액 제조)
전계방사(또는 전계분사)를 위해, 금속산화물의 Sol-gel 전구체와 적당한 고분자 용액을 혼합하여 제조한다. 이때, 고분자의 역할은 용액의 점도를 증가시켜, 인가전압 및 용액의 점도에 따라 방사 시 섬유상(Fiber) 혹은 구상(Sphere)을 형성시키며, 또한 금속산화물 전구체의 사용성에 의해 방사된 Nano 섬유의 구조를 제어할 수 있다. 이때 전구용액은 전계방사의 경우 300 ~ 700cps로, 전계분사의 경우 300cps이하의 점도를 갖게 하는 것이 좋다.
본 발명에서 사용되는 금속산화물의 전구체는, Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co으로부터 선택된 하나 이상의 금속원소를 포함하는 전구체를 예를 들 수 있으며, 고분자와의 반응 후 열처리를 통해, 금속산화물을 형성할 수 있는 것이면, 특정 전구체에 제약을 두지 않는다.
또한, 본 발명에서 사용되는 고분자는 폴리우레탄과 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트와 셀룰로우스 아세테이트 부틸레이트와 셀룰로오스 아세테이트 프로피오테이트 같은 셀룰로오스 유도체, 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트 (PVAc), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스티렌(PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐리덴풀루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 그러나, 본 발명에서 사용되는 고분자는 상기 나열된 것들에 의해 한정되지 않고, 전계방사(Electro-spinning)법 또는 전계분사(Electro-spraying)법 의해 Nano-rod 또는 Nano-sphere로 형성 가능한 것이면 특별히 제한되지 않는다.
Nano -rod 또는 Nano -sphere의 금속산화물전구체/고분자 복합체 제조
위와 같이 전구용액을 제조한 다음에는 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 장치를 이용하여 방사 혹은 분사함으로써, 금속산화물전구체/고분자 복합체로서 Nano-rod 또는 Nano-sphere를 얻는다.
도 1을 참조하면, 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 장치는 전구용액을 정량적으로 투입할 수 있는 정량 펌프(Pump)에 연결된 방사(또는 분사) 노즐(Nozzle); 고전압 발생기; 및 방사(또는 분사)된 Nano-rod 혹은 Nano-sphere의 층을 형성시키는 전극 등을 포함하여 이루어진다. 그리고, 사용목적에 따라서, 접지된 금속판, 혹은 투명전도성 산화물 전극(예컨대, ITO 또는 FTO 등)이 Coating된 유리기판을 음극으로 사용하고, 시간당 토출량이 조절되는 Pump가 부착된 방사 혹은 분사 Nozzle을 양극으로 사용한다. 이와 같은 장치를 통하여, 전압은 10 ~ 30 kV를 인가하고, 용액 토출속도를 10 ~ 50 ㎕/분으로 조절하여 두께(직경)가 50 ㎚ ~1,000 ㎚인 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 제조할 수 있다.
전계방사(Electro-spinning) 혹은 전계분사(Electro-spraying)에 의해 얻어지는 금속산화물전구체/고분자 복합체는 다음과 같은 형성과정을 동반한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 방사 혹은 분사용액이 고전압 발생기로부터 대전된 Nozzle을 통하여 분사되어 접지된 전도성 기판까지 전기장에 의해 연신된다. Nozzle로부터 접지된 기판으로 방사 용액의 흐름이 생성되는데, Cone 형태를 흐름이 생성된다. 전계방사(Electro-spinning) 혹은 전계분사(Electro-spraying) 장치의 방사 Nozzle에서 형성되는 많은 양전하를 가지는 Cone으로부터 방사가 시작되 면, 우선 공기 중의 수분과 반응하여 금속산화물 전구체의 Sol 상태로부터 Gel상태로 변환이 일어난다.
이러한 Sol-gel 변환과 함께 빠른 속도로 방사되면서 섬유의 직경이 가늘어진다. 이에 따라 표면적이 증가하면서 사용된 용매는 휘발된다. 또한, 이러한 과정에서 화학반응과 함께 용액의 농도가 변화한다. 또한, 용매의 휘발에 의해 Nano-rod 혹은 Nano-sphere 표면의 온도가 저하하고, 이때 공기 중의 수분이 응축되어 Sol-gel 변환 반응의 정도가 달라진다. 특히, 금속산화물-고분자 혼합 용액으로부터의 전계방사(Electro-spinning)는 수분에 의해 반응이 진행되므로 방사장치 주위의 온도 및 습도가 중요한 공정변수로 작용한다.
금속산화물 Nano -rod 및 Nano -sphere의 제조
전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 된 Nano-rod 또는 Nano-sphere는, 후속하는 고분자 제거 열처리(1차 열처리) 및 결정화 열처리(2차 열처리)를 통해 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 얻을 수 있다. Nano-rod 또는 Nano-sphere를 공기 분위기(O2 분위기 등) 혹은 불활성분위기(Ar 분위기 등), 150 ~ 600℃의 저온에서 1차 열처리하여 고분자를 분해시켜 제거하면 Nano-size를 유지하면서 고분자가 제거된 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 얻을 수 있다. 이때, 상기 1차 열처리 온도가 150℃ 미만이면 고분자의 제거가 어려우며, 600℃ 초과하면 고분자의 제거와 동시에, 급격한 결정화에 따른 결정립의 조대화를 초래하게 되 므로, 결정립의 Nano-size 구현을 위해서는 바람직하지 않다.
또한, 1차 열처리되어 고분자가 제거된 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를, 공기 분위기(O2 분위기 등) 또는 불활성분위기(Ar 분위기 등) 하에서, 600 ~ 1500℃의 고온에서 2차 열처리하면, Nano-grain의 미세구조를 가지면서 결정화된 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 얻을 수 있다. 이때, 상기 2차 열처리 온도가 600℃ 미만이면 결정화가 어려우며, 1500℃ 초과하면 조대 결정이 생성되어 나노 크기의 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 얻을 수 없으므로 바람직하지 않다.
위와 같은 공정에서, 1차 열처리와 2차 열처리를 동시에 진행하지 않고, 즉 1회의 열처리를 통해 고분자 제거와 결정화를 동시에 이루어지도록 하지 않고, 2회의 열처리(1차 및 2차 열처리)를 통해 고분자 제거와 결정화를 별도로 진행하는 이유는 다음과 같다.
전계방사(Electro-spinning)법 또는 전계분사(Electro-spraying)법의 가장 큰 특징은 외부에서 인가된 전압에 의해 Nano-rod 혹은 Nano-sphere가 Nozzle을 통해 분사 혹은 방사되는 것으로서, 이때 Nano-size 형상의 변화 없이, 즉, Nano-rod 혹은 Nano-sphere의 형태를 유지하며 기지 내의 고분자를 제거하기 위해서는, 1차 열처리온도인 150℃와 600℃ 사이의 저온에서 고분자만을 제거해야 한다. 하지만 1차 열처리를 통하여 얻어진, 즉 고분자가 제거된 금속산화물의 Nano-rod 혹은 Nano-sphere는 결정화가 이루어지지 않아 GHz 대역에서 흡수능을 기대할 수 없다. 이에 따라, 위와 같이 1차 열처리를 통해 고분자를 제거한 후, 후속하여 600 ~ 1500℃ 고온에서의 2차 열처리를 통해, Nano-size의 외형을 유지하는 동시에 흡수능을 발휘할 수준의 결정화가 이루어져야 한다.
한편, 본 발명에 따른 전파흡수체는 이상에서 설명한 본 발명의 전파흡수재료를 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전파흡수체는, 베이스 기재와, 상기 본 발명의 전파흡수재료(결정화된 금속산화물)를 적어도 포함하는 혼합물로부터 성형된 성형체로서, 일례로 시트(sheet) 형상을 가질 수 있다. 상기 베이스 기재는 합성수지나 고무 등을 예로 들 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 전파흡수체에는 섬유상, 입자상 또는 이들의 혼합으로부터 선택된 상기 본 발명의 전파흡수재료(결정화된 금속산화물)가 포함되어 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시한다. 하기 실시예는 Ferrite Nano-rod 혹은 Ferrite Nano-sphere의 제조의 예로서, Ni 염(Salt), Zn 염 및 Fe 염을 출발물질로 하여 전계방사(Electro-spinning) 또는 전계분사(Electro-spraying) 법에 의하여 Nano-rod 혹은 Nano-sphere를 제조하고, 후속 열처리 과정을 거쳐 나노 크기의 금속산화물 결정(Nano-rod 혹은 Nano-sphere)을 제조하는 것을 예시한 것이며, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
Ni 염, Zn 염 및 Fe 염으로서 질산니켈(Ni(NO3)2ㆍ6H2O), 질산아연(Zn(NO3)2ㆍ6H2O) 및 질산철(Fe(NO3)3ㆍ9H2O)을 금속전구체로 사용하였다.
아세톤(Acetone) 10kg에 1.08kg의 Ni(NO3)2ㆍ6H2O, 1.98kg의 Zn(NO3)2ㆍ6H2O, 8.24g의 Fe(NO3)3ㆍ9H2O를 충분히 용해될 때까지 교반한 다음, 이 용액에 점도유지를 위해 고분자 용액(PVP와 Toluene를 1:10의 비율로 혼합한 용액)을 첨가하여, 점도 500cps의 금속전구체 용액을 얻었다.
다음으로, 도 1에 보인 바와 같은 전계방사 장치를 이용하여, 고전압 발생기에서 Nozzle로 인가되는 전압을 20 kV, 상기 용액의 토출속도를 12 ㎕/분으로 조절하여 섬유두께가 120㎚인 Nano-rod 복합체를 제조하였다. 이와 같은 Nano-rod 복합체의 사진을 도 2에 나타내었다.
또한, 상기 전계방사를 통하여 제조된 Nano-rod 복합체를 공기 분위기 하에서, 220℃의 온도로 1차 열처리하여 고분자를 분해 제거하였다. 이를 도 3에 나타내었으며, 도 3에 나타낸 바와 같이 복합체는 Nano 직경을 가지면서 고분자가 제거된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-rod를 얻을 수 있었다.
후속하여, 1차 열처리에 의해 고분자가 제거된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-rod를 공기 분위기 하에서, 1200℃의 온도로 2차 열처리하였다. 이와 같이 열처리된 Ni0.55Zn0.55Fe2O4 Nano-rod의 사진을 도 4 및 도 5에 나타내었다. 도 5는 도 4의 일부 확대 사진이다. 도 4 및 도 5에 보인 바와 같이, 상기 2차 열처리를 통해 결정 화되어, Nano-rod는 내부에 Nano-grain이 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 결정화된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-rod에 대하여 X선 회절특성(XRD)을 측정하였으며, 이를 첨부된 도 6에 나타내었다. 도 6에 보인 바와 같이, 두 차례에 걸친 열처리를 통해 결정화되어 전형적인 Spinel 구조로 결정화가 진행되었음을 확인할 수 있었다. 각 Peak의 결정면을 도면에 나타내었다.
아울러, 위와 같이 제조된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-rod를 CR(Chloroprene Rubber) 고무와 1:1의 중량비로 혼합한 다음, 시트(Sheet) 상으로 성형하여 Rubber 기재의 전파흡수 Sheet를 제조하였다. 제조된 전파흡수 Sheet에 대하여 전파흡수능을 측정하고 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 확인할 수 있듯이, 본 실시예에 따른 나노 결정체의 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-rod를 함유한 전파흡수 Sheet는 10GHz 대역에서 20 dB 이상의 흡수능을 나타냄을 알 수 있다.
[실시예 2]
Ni 염, Zn 염 및 Fe 염으로서 질산니켈(Ni(NO3)2ㆍ6H2O), 질산아연(Zn(NO3)2ㆍ6H2O) 및 질산철(Fe(NO3)3ㆍ9H2O)을 금속전구체로 사용하였다.
아세톤(Acetone) 10kg에 1.08kg의 Ni(NO3)2ㆍ6H2O, 1.98kg의 Zn(NO3)2ㆍ6H2O, 8.24g의 Fe(NO3)3ㆍ9H2O를 충분히 용해될 때까지 교반한 다음, 이 용액에 점도유지를 위해 고분자 용액(PVP와 Toluene를 1:10의 비율로 혼합한 용액)을 첨가하여, 점 도 180cps의 금속전구체 용액을 얻었다.
다음으로, 도 1에 보인 바와 같은 전계분사 장치를 이용하여, 고전압 발생기에서 Nozzle로 인가되는 전압을 10 kV, 상기 용액의 토출속도를 12 ㎕/분으로 조절하여 입자 두께가 120㎚인 Nano-sphere 복합체를 제조하였다. 이와 같은 Nano-sphere 복합체의 사진을 도 8에 나타내었다.
상기 전계분사를 통하여 제조된 Nano-sphere 복합체를 공기 분위기에서, 220℃의 온도로 1차 열처리하여 고분자를 분해 제거하였다. 이와 같은 1차 열처리를 통하여 고분자가 제거된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere를 얻을 수 있었다.
후속하여, 1차 열처리에 의해 고분자가 제거된 상기 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere를 공기 분위기 하에서, 1200℃의 온도로 2차 열처리하였다. 이와 같이 열처리된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere의 사진을 도 9 및 도 10에 나타내었다. 도 10은 도 9의 일부 확대 사진이다. 도 9 및 도 10에 보인 바와 같이, 상기 2차 열처리를 통해 결정화되어, Nano-sphere 내부에 Nano-grain이 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 결정화된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere에 대하여 X선 회절특성(XRD)을 측정하였으며, 이를 첨부된 도 11에 나타내었다. 도 11에 보인 바와 같이, 두 차례에 걸친 열처리를 통해 결정화되어 전형적인 Spinel 구조로 결정화가 진행되었음을 확인할 수 있었다. 각 Peak의 결정면을 도면에 나타내었다.
아울러, 위와 같이 제조된 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere를 CR(Chloroprene Rubber) 고무와 1:1의 중량비로 혼합한 다음, 시트(Sheet) 상으로 성형하여 Rubber 기재의 전파흡수 Sheet를 제조하였다. 제조된 전파흡수 Sheet에 대하여 전파흡수능을 측정하고 그 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12에서 확인할 수 있듯이, 본 실시예에 따른 나노 결정체의 Ni0 .55Zn0 .55Fe2O4 Nano-sphere를 함유한 전파흡수 Sheet는 10GHz 대역에서 20 dB 정도의 흡수능을 나타냄을 알 수 있다.
[실시예 3 내지 6]
상기 실시예 1과 대비하여, 금속전구체의 성분과 함량(중량)을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, ZnFe2O4(실시예 3), Ni0.5Zn0.5Fe2O4(실시예 4), Ni0 .36Zn0 .36Fe2O4(실시예 5), 및 NiFe2O4(실시예 6) 조성의 Nano-rod를 제조하였다. 각 실시예에 따라 제조된 Nano-rod에 대하여 X선 회절특성(XRD)을 평가하여 그 결과를 첨부된 도 13에 나타내었다. 도 13에서, (a)는 ZnFe2O4(실시예 3), (b)는 Ni0 .5Zn0 .5Fe2O4(실시예 4), (c)는 Ni0 .36Zn0 .36Fe2O4(실시예 5), 그리고 (d)는 NiFe2O4(실시예 6)에 따른 Nano-rod의 XRD 그래프이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 각 실시예에 따른 Nano-rod는 모두 두 차례에 걸친 열처리 과정을 통해, 화살표로 나타낸, Spinel 구조로 결정화가 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 ZnFe2O4(실시예 3), 및 Ni0 .5Zn0 .5Fe2O4(실시예 4)에 따른 Nano-rod를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 전파흡수 Sheet를 제조하고, 이들에 대하여 전파흡수능을 측정하였으며, 그 결과를 도 14 및 도 15에 나타내었다. 도 14는 ZnFe2O4(실시예 3)을 이용한 Sheet 시편의 결과이고, 도 15는 Ni0.5Zn0.5Fe2O4(실시예 4)을 이용한 Sheet 시편의 결과이다. 도 14 및 도 15의 측정결과를 통해 확인할 수 있듯이, 본 실시예들에 따른 나노 결정체의 ZnFe2O4 및 Ni0.5Zn0.5Fe2O4 Nano-rod를 함유한 전파흡수체는 각각 5.8GHz 및 10GHz 대역에서 20 dB 이상의 흡수능을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 전계방사 장치의 구성도를 보인 것이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-rod의 확대 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-rod의 X선 회절특성(XRD)을 나타낸 그래프(Graph)이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-rod를 적용한 흡수 Sheet 시편의 전파흡수능 측정 결과이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-sphere의 확대 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-sphere의 X선 회절특성(XRD)을 나타낸 그래프(Graph)이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-sphere를 적용한 흡수 Sheet 시편의 전파흡수능 측정 결과이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-rod의 X선 회절특성(XRD)을 나타낸 그래프(Graph)이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 Nano-rod를 적용한 흡수 Sheet 시편의 전파흡수능 측정 결과이다.

Claims (10)

  1. 금속산화물전구체 및 고분자를 포함하는 전구용액을 제조하는 제1단계;
    상기 전구용액을 전계방사 또는 전계분사하여 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체/고분자 복합체를 제조하는 제2단계;
    상기 2단계의 복합체를 1차 열처리하여 고분자를 제거하는 제3단계; 및
    상기 3단계를 통해 고분자가 제거된 나노 크기의 섬유상 또는 입자상의 금속산화물전구체를 2차 열처리하여 결정화시키는 제4단계를 포함하는 전파흡수재료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    금속산화물전구체의 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수재료의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제3단계의 열처리 온도는 150 ~ 600℃인 것을 특징으로 하는 전파흡수재료의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제4단계의 열처리 온도는 600 ~ 1,500℃인 것을 특징으로 하는 전파흡수재료의 제조방법.
  5. 금속산화물전구체가 나노 크기로 결정화된 금속산화물을 포함하는 전파흡수재료.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속산화물은 섬유상 또는 입자상의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전파흡수재료.
  7. 제5항에 있어서,
    금속산화물은 10 ~ 200 ㎚의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전파흡수재료.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 금속산화물의 금속원소는 Fe, B, Ba, Sr, Ni, Si, Al, Zn, Mn, Cu, Cr, Zn, Sn, V, Ti, In, Ca, Mo, Nb 및 Co로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전파흡수재료.
  9. 제5항에 있어서,
    전파흡수재료는 제1항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전파흡수재료.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 전파흡수재료를 포함하는 전파흡수체.
KR1020080031436A 2007-12-27 2008-04-04 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법 KR100943704B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070138541 2007-12-27
KR20070138541 2007-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090071311A true KR20090071311A (ko) 2009-07-01
KR100943704B1 KR100943704B1 (ko) 2010-02-23

Family

ID=41322741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080031436A KR100943704B1 (ko) 2007-12-27 2008-04-04 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100943704B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150010756A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Strontium titanate powder and method of preparing the same
CN107805939A (zh) * 2017-10-31 2018-03-16 安徽大学 复合微波吸收剂及其制备方法
CN113801631A (zh) * 2021-11-09 2021-12-17 西北大学 一种MnCo2O4@ZIF-67/Ni吸波材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100666477B1 (ko) 2005-06-16 2007-01-11 한국과학기술연구원 산화티타늄 나노로드 및 그의 제조방법
KR100701627B1 (ko) 2005-12-22 2007-03-29 한국생산기술연구원 금속산화물 함유 나노활성탄소섬유의 제조방법 및 그로부터수득되는 나노활성탄소섬유를 이용한 슈퍼 캐패시터용전극
KR100812357B1 (ko) * 2005-12-23 2008-03-11 한국과학기술연구원 초고감도 금속산화물 가스센서 및 그 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150010756A1 (en) * 2013-07-04 2015-01-08 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Strontium titanate powder and method of preparing the same
US9409789B2 (en) 2013-07-04 2016-08-09 Research & Business Foundation Sungkyunkwan University Strontium titanate powder and method of preparing the same
CN107805939A (zh) * 2017-10-31 2018-03-16 安徽大学 复合微波吸收剂及其制备方法
CN113801631A (zh) * 2021-11-09 2021-12-17 西北大学 一种MnCo2O4@ZIF-67/Ni吸波材料及其制备方法
CN113801631B (zh) * 2021-11-09 2024-02-02 西北大学 一种MnCo2O4@ZIF-67/Ni吸波材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100943704B1 (ko) 2010-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alizadeh et al. MoO3 fibers and belts: Molten salt synthesis, characterization and optical properties
CN111392771B (zh) 壳层形貌可控的核壳结构氮掺杂碳包覆二氧化钛微球复合材料及其制备和应用
Tong et al. Synthesis and characterization of nanosized urchin-like α-Fe2O3 and Fe3O4: microwave electromagnetic and absorbing properties
CN108753251B (zh) 一种ZnO/Co复合纳米空心纤维电磁波吸收材料及其制备方法
KR100907486B1 (ko) 다성분계 금속산화물 나노섬유 웹 구조의 음극 활물질을구비한 이차전지용 음극 및 이를 이용한 이차전지와,이차전지용 음극 활물질의 제조 방법
US8765213B2 (en) Method for making lithium-ion battery electrode material
EP2204349A1 (en) Nano powder, nano ink and micro rod, and the fabrication methods thereof
CN101914821A (zh) Ni-Zn铁氧体/SiO2复合纳米纤维及其制备方法
CN102775604B (zh) 核壳型钛酸钡/聚苯胺复合吸波材料的制备方法
CN103436994B (zh) Fe-Ni合金/C复合纳米纤维微波吸收剂、制备方法及其应用
KR101360403B1 (ko) 다공성 금속산화물 나노섬유, 그의 제조 방법 및 이를 포함하는 장치
WO2007118872A2 (de) Keramisches dielektrikum bzw. dünn- und/oder dickschichten enthaltend mindestens ein keramisches dielektrikum, herstellungsverfahren und verwendung davon
DE102014116868A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Elektrodenmaterials für eine Batterieelektrode
KR100943704B1 (ko) 전파흡수재료, 이를 포함하는 전파흡수체 및 그 제조방법
CN103422192A (zh) Fe-Co合金/C复合纳米纤维微波吸收剂、制备方法及其应用
US9698336B2 (en) Zinc oxide-cellulose nanocomposite and preparation method thereof
CN108149343A (zh) 氮掺杂多孔碳包覆硅纳米颗粒的复合纳米纤维及制备
Aykut et al. Synthesis and characterization of silver/lithium cobalt oxide (Ag/LiCoO2) nanofibers via sol–gel electrospinning
CN110093686B (zh) 一种TiO2/Co负载的碳质纤维电磁波吸收材料及其制备方法和应用
Zhang et al. Dielectric, magnetic, and microwave absorbing properties of Ag-plated terapod-like ZnO whiskers
CN107881593B (zh) 双各向异性导电绿色荧光Janus结构膜及其制备方法
Ji et al. New insight into the gas-sensing properties of nanofiber-assembled and nanosheet-assembled hierarchical MoO3 structures
CN111850821B (zh) 一种由水滑石基复合纳米纤维制备电磁波吸收材料的方法
KR101489727B1 (ko) 카테콜 폴리머를 이용한 자성 섬유의 제조방법
US10522826B2 (en) Manganese oxide nano-rods in the form of a core-shell, a method for producing the same, and an active material for a secondary battery comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee