• 한국세라믹학회지
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• 제41권11호
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• pp.812-818
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• 2004

무수붕산(B$_2$O$_3$)과 활성탄소를 사용하여 질소 분위기에서 육방정 질화붕소(h-BN)을 합성할 때 그 생성조건 및 반응과정을 검토하였다. 육방정 질화붕소의 생성조건은 140$0^{\circ}C$ 이상에서 질화붕소가 합성되기 시작하여 155$0^{\circ}C$에서는 대부분의 합성이 이루어졌고, 그 이상의 온도에서는 생성이 크지 않았음이 확인되었다. 합성된 질화붕소의 입자 형상은 미세한 판상 결정을 나타내었다. 반응 과정은 무수붕산이 탄소에 의하여 환원되어 붕소로 기화됨과 동시에 공존하는 질소 가스와 반응하여 육방정 질화붕소로 합성되는 반응 경로를 따를 것으로 사료된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.46-47
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• 2013

다이아몬드와 같은 $sp^3$ 결합을 가지며, 다이아몬드 다음으로 경도가 강한 입방정 질화붕소(cBN)는 철계금속가공에의 적합성 및 낮은 증착온도로 인하여 표면 코팅소재로의 응용이 크게 기대되어 왔다. 그러나 증착시 cBN 상의 핵생성 이전에 필연적으로 증착되는 비정질 질화붕소(aBN) 및 육방정 질화붕소(hBN) 층의 대기 하에서의 불안정성 그리고 cBN 상의 증착에 수반되는 높은 압축 잔류응력으로 인해 모재와의 밀착력이 낮아지는 문제점 등으로 인해 응용이 크게 제한되어져 왔다. 본 발표에서는 아르곤(Ar)과 질소($N_2$)를 반응가스로 이용하여 스퍼터링법으로 증착한 질화붕소에서 발생하는 높은 잔류응력의 원인과 이를 낮추기 위해 반응가스에 첨가한 수소의 효과에 대해서 상세히 고찰해 보고자 한다.

• Composites Research
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• 제37권2호
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• pp.132-138
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• 2024

본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통해 육방정계 단일벽 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 반경 변화에 따른 압전탄성 변화를 규명하였다. 질화붕소의 거동을 비교적 잘 모사하는 Tersoff 포텐셜과 기계적 하중인가에 따른 질소 및 붕소원자의 상대변위로 인한 분극의 정량화를 위해 강체 이온 근사를 채택하였다. 선형 압전탄성 구성방정식을 기반으로 각각의 질화붕소에 변형률을 인가하고 이에 따른 전기적 변위와 응력을 산출하여 압전상수와 영률을 각각 예측하였다. 그 결과, BNNT의 압전상수는 반경이 증가함에 따라 점진적으로 감소하는 양상을 보였다. 반면 탄성계수의 경우 불연속적 구조를 가지는 질화붕소를 등가의 연속체 구조로 등가시키는 방법에 따라 증가 또는 감소하는 경향을 보였다. BNNT의 곡률변화에 따른 물성변화를 가상실험에 기반한 경험적 모델로 근사하기 위해 BNNT의 튜브반경-압전탄성물성 간 상관관계식을 제안하였다. 또한 BNNT의 반경변화에 따른 물성을 곡률의 관점에서 설명하기 위해, BNNT와 질화붕소 나노시트(BNNS)의 결합에너지와 탄성변형에 따른 원자간 결합길이 변화가 각각의 구조의 변형에너지 증가에 기여하는 정도를 상호 비교하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.305-305
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• 2007

고경도 및 내침식재료가 새로운 기계구조 및 기계 절삭공구재료로서 각광을 받고 있으며 질화붕소(BN)는 고융점, 고경도의 물리적 특성으로 다이아몬드 대체 물질로 주목되고 있다. 원하는 질화붕소의 합성을 위해서는 출발 원료와 합성법에 의존하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 붕소 산화물과 환원제로써 활성 탄소를 출발 원료로 하였으며 치환제로써 질소를 사용하여 기상 반응로에서 질화붕소를 합성하였다. 합성된 시료는 XRD, SEM, PSA 등으로 물성을 측정하였고 합성 변수에 따라 순도의 차이를 보였으며, 본 연구를 통하여 최적의 합성 조건을 제시할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.200-205
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• 1998

질화규소-질화붕소 복합재료의 접촉하중에 의한 손상거동을 질화붕소 첨가량의 함수로 고찰하였다. Indentation응력-변형율 곡선은 선형성을 벗어나 소성 특성을 갖는 재료임이 밝혀졌으며, 재료 표면으로 부터의 ring이나 cone형상의 균열 대신 표면하부에 전단응력에 의한 마이크로 크기의 준소성 변형 영역이 넓게 형성되어 손상저항성이 높은 재료로의 활용이 기대되었다. 이 때 마이크로 파괴와 연관된 shear faults가 이 재료의 소성을 갖도록 하는데 중요한 역할을 하였다. 질화붕소의 첨가량이 증가함에 따라 질화규소-질화붕소 재료는 보다 soft해지고 준소성의 특성을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.271.2-271.2
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• 2013

열화학 기상 증착법은 반도체 산업에서 대면적으로 소자를 양산할 수 있는 방법 중의 하나로서, 그래핀, 이황화 몰리브덴과 같은 이차원 물질의 합성법으로 널리 이용되고 있다. 이런 이차원 물질은 층수에 따라 그 물성이 변화하므로, 층수 조절이 가능한 합성법의 필요성이 대두되고 있다. 열화학 기상 증착법으로 이차원 물질을 합성할 경우, 주요 변수로 성장 온도와 촉매 금속이 있으며 이를 적절히 조절함으로서 합성되는 그래핀의 결정성과 층수의 조절이 가능하다[1-3]. 또한, 이차원 반도체 물질로 전계효과 트랜지스터를 제작하는 경우, 얇은 두께로 인하여 표면의 환경에 민감하게 되므로 게이트 절연체가 중요한 문제로 대두되고 있으며, 이런 현상을 해결하고자 질화붕소(BN)과 같은 이차원 절연물질에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 이차원 절연체인 질화붕소의 표면 위에 그래핀을 합성하고자 하였다. 반데발스 성장법(van der Waals epitaxy growth method)으로 1. "BN/ SiO2" 2. "BN/ Ni" 3. "BN/ Cu"의 세 가지 기판을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀의 결정성 및 층수를 확인하기 위해 라만 스펙트럼과 투과전사 현미경을 통하여 분석하였다. 또한, 이 방법으로 "그래핀/ 질화붕소/ 그래핀"과 같은 구조의 소자를 제작하여 전계효과 트랜지스터 특성을 살펴보았다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.487-494
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• 2020

기존의 방열필름의 연소문제를 해결하기 위해 poly(tetra methylene glycol) (PTMG), 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate) (MDI)와 유기인이 도입된 실란 커플링제로 표면개질한 질화붕소를 사용하여 폴리우레탄과 개질된 질화붕소로 이루어진 복합체를 제작하였다. Fourier transform-infrared (FT-IR) 분광 분석을 통해 질화붕소의 개질과 복합체의 합성 여부를 확인하였다. 또 universal testing machine (UTM) 측정을 통해 개질된 질화붕소의 함량에 따른 복합체의 기계적 물성 변화를 확인하였으며, layser flash analysis (LFA)와 UL94 측정을 통해 열적 특성을 조사하였다. 그 결과, 복합체의 열전도도가 1.19 W/m·K로 증가하였으며, 자기소화성이 없어 타기 쉬운 폴리우레탄의 난연성이 UL94 V-1 등급으로 향상되었다.

• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.247-253
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• 2017

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 이중 입자 모델을 이용하여 질화붕소 나노튜브-폴리메틸메타크릴레이트 나노복합재의 기계적 물성과 계면특성을 규명하였다. 단일 벽 나노튜브가 고분자 기지에 함침된 가로등방성 나노복합재 단위 셀 구조를 모델링한 후, 각 방향으로의 일축인장 및 전단 전산모사를 통해 나노복합재의 강성행렬을 예측하였다. 또한 강성행렬의 방향 평균을 취해 나노튜브가 기지 내에 랜덤 분포하는 경우의 등방성 탄성계수를 도출하였다. 분자동역학 해석 결과를 계면의 완전 결합을 가정한 이중 입자 모델 예측해와 비교한 결과, 질화붕소 나노튜브와 고분자 기지간의 계면이 불완전한 것으로 확인되었다. 나노튜브 주위에 형성되는 흡착계면의 물성을 예측하기 위해 2단계 영역 분할 기법을 도입하였고 계면의 불완전 결합을 선형 스프링으로 묘사하였다. 그 결과 다양한 스프링 컴플라이언스 값에 따른 흡착계면의 물성을 역 해석을 통해 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.153-160
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• 2020

질화붕소(BN)는 높은 열전도도를 가지는 2D 형상의 부도체로 복합재료의 강화 필러로 연구되고 있는 물질이다. 본 연구에서는 판상의 육방정 질화붕소(h-BN)를 탄소섬유 다발 사이에 첨가하여 BN이 함유된 탄소섬유강화 복합소재(CFRPs)를 제조하여 BN 필러가 CFRP의 여러 물성에 어떤 영향을 주는지 탐구하였다. 사용된 프리프레그의 수지 총량의 0-15 wt%의 BN 필러가 프리프레그 층 사이에 첨가되었다. BN 필러가 첨가된 복합소재의 인장강도는 최대 13.6%, 계면간 전단응력은 최대 6.7% 증가하는 것을 관찰하였다. BN 첨가량에 따른 열전도도와 전기전도도의 변화와, BN의 첨가량에 따른 시편의 단면 형상 변화 또한 관찰되어 탄소섬유-BN-에폭시 복합소재의 물성 제어 가능성을 제시하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.32.1-32.1
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• 2011

39 K의 임계온도를 갖는 $MgB_2$ 초전도체를 이용한 전력에너지와 MRI 의료 기기로의 응용 가능성이 높아지고 있다. $MgB_2$ 초전도체 제조에 있어서 마그네슘과 반응성이 좋은 비정질의 붕소 원료 분말 가격이 비싼 반면 상대적으로 경제적인 결정질 분말의 기계적 밀링 공정을 이용하여 비정질화와 나노 입자로의 크기 감소 효과를 얻을 수 있다. 또한 탄소를 이용한 붕소 치환으로부터 고 자기장하에서 초전도 임계 성질을 향상시키고자 유, 무기물 형태의 여러 가지 탄소 소스를 개발하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 저가의 95~97% 순도, 약 1 ${\mu}m$ 이하 크기를 갖는 준결정상의 붕소 분말을 이용하여 기계적 밀링에 따른 붕소 분말의 비정질화 및 입자 나노화, $MgB_2$ 반응성 향상, $MgB_2$ 결정립 크기 감소 및 결정립계 피닝 증가에 의한 초전도 임계 물성 향상에 대하여 알아보았다. 또한 여러 시간 동안 밀링된 각 붕소 분말에 액체 글리세린을 이용한 탄소 도핑 전처리를 통하여 밀링 시간의 최적화를 알아보았고 이로부터 제조된 $MgB_2$ 초전도 벌크의 경우 적절한 임계온도 감소, 격자 왜곡 결함과 높은 결정립계 밀도 등에 의한 플럭스 피닝 향상으로 $MgB_2$ 초전도체의 임계전류밀도 및 비가역자기장이 증가함을 알 수 있었다. 즉, 경제성 있는 저급의 준결정상을 갖는 붕소 원료 분말의 입자 비정질 나노화 및 탄소 도핑 전처리를 통하여 $MgB_2$ 초전도 임계 물성을 향상시킬 수 있었다.