납(lead; Pb)은 지구 형성 초기의 원시 맨틀(primitive mantle)에서부터 현재 지구로의 진화 과정 이해에 중요한 정보를 제공하는 미량 원소 중 하나이다. 납은 지구 내부 및 지각에서 다양한 화성 과정에 수반하는 규산염 광물과 용융체 내에 차별적으로 분배된다. 원소 분배 계수 변화는 규산염 용융체 구조와 밀접한 관련이 있을 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구의 목적은 납이 포함된 규산염 용융체의 자세한 구조를 밝히고, 조성에 따라 변화하는 구조와 특성, 특히 규산염 광물과 용융체 간의 원소 분배 계수와의 관계를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 고상 NMR 분광분석을 수행하여 비정질 Pb-Na 규산염의 자세한 원자 구조를 확인하였다. 자연계 마그마 용융체의 모델 시스템으로 납이 포함된 비정질 유리 시료[(PbO)x(Na2O)1-x]·SiO2를 소듐과 납의 단종 Na2SiO3에서 PbSiO3까지 다양한 조성의 비정질을 합성하였으며(x=0, 0.25, 0.33, 0.50, 0.67, 0.86, 1) 납의 함량에 따른 규소 주변 원자 환경의 변화를 확인할 수 있는 29Si MAS NMR 분광분석을 수행하였다. 29Si MAS NMR 결과 납 함량에 따라 피크의 폭이 넓어지고 피크 최대값의 위치는 -76.2, -77.8, -80.3, -81.5, -84.6, -87.7 ppm으로 이동하였다. 규소와 결합된 연결 산소의 양인 Qn 환경 변화를 정량적으로 분리하기 위하여 29Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 조성에 따라 NBO/T로 나타낸 중합도가 일정하면서 Qn 환경의 화학적 차폐 이동을 가정한 경우 가우시안 함수의 조합으로 진행하였다. 그 결과 규소 주변 원자 환경 변화에 기인한 화학적 차폐의 이동이 시사된다. Na2SiO3의 경우 Q2가 지배적으로 존재하며 Q1 및 Q3가 비슷한 비율로 존재하였으나 소듐 대신 납이 포함되면서 Q2가 감소하고 Q1 및 Q3가 증가하면서 Qn 환경의 불균화가 증가하였다. 29Si NMR 스펙트럼에 대한 시뮬레이션 결과는 납을 포함한 비정질 규산염에서 조성에 따른 배열 무질서도 및 위상 무질서도 증가를 지시한다. 본 결과로부터 평균 양이온 세기(average cation field strengths)에 따른 불균화 상수(disproportionation factor)의 변화를 정량화하였다. 무질서도의 증가와 비정질의 구조 변화가 납을 포함한 미량 원소의 분배 계수를 감소시킬 것으로 예상된다.
A relation between composition and properties of Na2O-Al2O3-SiO2 glasses was investigated with application of the extreme vertical design. Properties investigated in this study include glass transition temperature density refractive index thermal expansion electrical conductivity bending strength and hardness, Most of the quadratic models fitted on property data were statistically significant. The properties estimated from the fitted equation agreed well with the measured properties. The estimated properties were compared with those reported by other investigators. Additional composition except for those of extreme vertices were needed to yield a slightly better result for the simple system such as a temary system. In addition an optimal composition on each property could be calculated by using optimization technique on result obtained from the fitted quadratic models.
We have conducted two kinds of the so-called charge-compensated aliovalent element substitutions to control the photoluminescence properties of $NaAlSiO_4:Eu^{2+}$ with a special focus on the enhancement of the excitation intensity at 400 nm. The aliovalent element substitutions include cation-cation and cation-anion co-substitutions according to the general formulas $Na_{1-x}M_xAl_{1+x}Si_{1-x}O_4:Eu^{2+}$ and $Na_{1-x}M_xAlSiO_{4-x}N_x:Eu^{2+}$ (M = $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, and $Sr^{2+}$), respectively. The increase in the relative excitation intensity at 400 nm has been achieved in both types of the co-substitutions. Thus, the present research has demonstrated the effectiveness of the charge-compensated element substitution.
Mullite powders were synthesized from the common solution of aluminum sulfate and sodium silicate solutions by the emulsion-hot kerosene technique. The reaction temperature and mechanism for mullitization and the characteristics of synthesized mullite powders were investigated. The effect of Na components introduced from sodium silicate solution on the physical property and microstructure of sintered mullite was also examined. It was proved that mullites were formed at 75$0^{\circ}C$ through the reaction mechanism of Na2O.2.2SiO2+3.3Al2(SO4)3longrightarrow1.1(3Al2O3.2SiO2)+Na2SO4+8.9SO3. Synthetic mullite powders consisted of the compositiion of 3Al2O3.2SiO2 and showed highly agglomeration of hollow spherical particles of 1${\mu}{\textrm}{m}$ diameter. The density and fracture toughness of sintered mullites were somewhat reduced because of the effect of a very small amount of residual Na components.
최근 개발된 방사선량 측정용 LiF:Mg,Cu,Na,Si TL 소자의 글로우 곡선, 방출스펙트럼, 광자에 대한 선량의존성, 에너지의존성 및 페이팅 등과 같은 물리적 및 선량계적 특성들을 연구하였다. LiF:Mg,Cu,Na,Si TL 소자는 LiF:Mg,Cu,Na,Si TL 분말에 압력을 가한 후 소결하는 방법으로 제조되었다. 방사선에 대한 특성을 알아보기 위하여 광자선 조사는 한국원자력연구소의 X선 발생 장치 및 $^{137}Cs$${\gamma}$선 원격조사장치를 이용하였으며, 사용된 광자선 에너지 범위는 20-662keV, 선량 범위는 $10^{-6}-10^{-2}\;Gy$이었다. 글로우 곡선은 수동형의 TLD 판독장치 (System 310, Teledyne)로 질소를 흘리면서 선형적인 가열률로 측정하였으며, TL 강도는 글로우 곡선을 전체 적분한 면적으로 평가하였다. $5^{\circ}C\;s^{-1}$의 선형적인 가열률로 측정한 글로우 곡선은 5개의 피크들로 분리되었으며, $234^{\circ}C$에 나타나는 주피크의 활성화에너지는 2.34 eV, 진동수인자는 $1.00{\times}10^{23}$이고, 방출스펙트럼은 410nm를 중심으로한 단일한 분포로 나타났다. 선량의존성은 100Gy 이상까지 선형성을 나타내었으며, $^{137}Cs$에 대한 저에너지 광자의 상대적인 에너지 반응값은 20% 범위 이내였다. 또한 실온에서 1년간 보관하였을 때, 시간경과에 따른 TL 감도의 감소가 거의 없는 좋은 페이딩 특성을 보였다.
국내의 화력발전소에서 발생하는 석탄회를 사용하여 $2.0M\sim3.5M$ 농도의 NaOH 수용액과 $80^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$에서 24시간 수열 반응시켜 필립사이트 형 제올라이트를 합성하였다. 합성된 제올라이트 분말의 특성을 XRD, SEM, IR 등을 이용하여 조사하였다. 석탄회의 산지에 따른 조성변화, 합성 시의 온도 및 NaOH의 농도 변화 등이 수열 합성된 제올라이트에 미치는 영향은 IR 흡수 스펙트럼에서 잘 나타났다. 석탄회의 $SiO_2$함량이 높고 합성온도와 NaOH 농도가 높을 수록 $TO_4$(T=Si, Al) 사면체가 규칙성이 높은 구조로 합성되었다.
For the purpose of development of domestic carburizer, when the basicity of ash in carburizer was changed from $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0.06 to $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0,196wt%, using $Na_2O$ as flux for domestic graphite resource (Bong Myung armorphous graphite), carburizing efficiency was improved as basicity increased, optimum basicity value was $Na_2O/Al_2O_3+SiO_2$ ; 0.151. This means that $Na_2O$ contributed to lower viscosity of slag and raise occurence probability of specific reaction surface between molten iron and carburizer. The experiment of effect of general characteristics offecting carburizing ability of this carburizer was performed, the result is that 10/30 mesh was optimum size of the carburizer and as carbon equivalent of molten iron was higher, carburizing ratio was lowered, but when si concentration was below 1.8% in general cast iron melting region, recovery showed 75-85%. As agitation rate of molten iron and temperature interval were higher, Carburizing ratio was increased and showed max, 94%. Desulfurizing phenomena of molten iron by $Na_2O$ in carburizer didn't appear.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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