• 한국세라믹학회지
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• 제41권7호
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• pp.503-507
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• 2004

The importance of porous ceramics has been increasingly recognized and adequate strength of porous ceramics is now required for structural applications. Porosities of porous ceramics act as flaws in inner volume and outer surface which result in severe strength degradation. The effect of pore structure, however, on strength and reliability of porous ceramics has not been clearly understood. We investigate the relationship between pore structure and mechanical properties using a sphere indentation on bilayer structure, porous ceramic top layer with soft polymer substrate. Porous alumina and silica were prepared to characterize the isolated pore structure and interconnected pore structure, respectively. The porous ceramic with 1mm thickness were bonded to soft polycarbonate substrate and then fracture strengths were estimated from critical loads for radial cracking of porous ceramics during sphere indentation from top surface. This simple and reproducible technique provides Weibull modulus of strength of porous ceramics with different pore structure. It shows that the porous ceramics with isolated pore structure have higher strength and higher Weibull modulus as well, than those with interconnected pore structure even with the same porosity.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.182-189
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• 2021

무기질 단열재 개발을 위해 포말법을 이용하여 다공성 세라믹스를 제조하였다. 실리카 흄과 SiO₂를 주 원료로 사용하였으며, 다공성 세라믹의 균일한 기공 형성을 위한 첨가제로 벤토나이트를 사용하였다. 다공성 세라믹은 1200℃에서 소결하였으며, 기공율, 밀도, 압축강도, 미세구조 그리고 열전도도 분석을 수행하였다. 다공성 세라믹은 SiO₂에 대한 실리카흄의 함량이 70~90 % 증가할수록 비중이 0.63에서 0.69로 증가하였으며, 압축강도는 9.41 Mpa에서 12.86 Mpa로 증가하였다. 그러나, 기공율은 비중과 반대로 72.07 %에서 70.82 %로 감소하는 경향을 나타내었다. 열전도도 측정 결과, 실리카 흄의 함량이 70 %인 F7S3 다공성 세라믹의 경우 25~800℃ 온도조건에서 0.75~0.72 W/m·K의 열전도도를 나타내었으며, 실리카 흄의 함량이 90 %인 F9S1 다공성 세라믹의 경우 0.66~0.86 W/m·K를 나타내어 실리카 흄 함량이 적을수록 낮은 열전도도를 나타내었다. 이는 기공율 결과와 일치한 것을 확인하였다. SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용한 미세구조 분석 결과, 다공성 세라믹 내/외부에 전체적으로 수십~수백 ㎛ 범위 기공이 관찰되었으며 기공 분포가 비교적 균일한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권3호
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• pp.184-199
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• 2017

Silica aerogels are attracting attention due to certain outstanding properties such as low bulk density, low thermal conductivity, high surface area, high porosity, high transparency and flexibility. Due to these extraordinary properties of aerogels, they have become a promising candidate in thermal superinsulation. The silica-based aerogels are brittle in nature, which constrains their large scale-application. It is necessary to achieve transparency and flexibility of silica-based aerogels at the same time and with the same porous structure for optical field applications. Therefore, the present review focuses on the different sol-gel synthesis parameters and precursors in the synthesis of flexible as well as transparent silica aerogels. Also, a brief overview of reported flexible and transparent aerogels with some important properties and applications is provided.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권9호
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• pp.958-968
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• 1998

Porous silica ceramics were prepared using DCCA(Drying Control Chemical Additives) Such as uncharged polymer(Polyethylene glycol) and protein (Lipase) under H2O/Low-grade TEOS=10 C2H5OH/Low-grade TEOS=1 HC1/Low=grade TEOS=0.01 After Plain which doesn't added DCCA and samples of 11 sorts which varied molecular weight of PEG(Mw=600, 1000, 2000) quantity of Lipase and concentration of wat-er were synthesized gellation time and thermal analysis were investigated. After heat-treated at 600, cry-stal structures analyses of SiO2 polymer and characteristics of pores were investigated. Gellation time was retarded about 2-6 times as compared with plain resulting in addition of DCCA and crystal structures ex-hibited amorphous state. Moreover as increase of water a short gellation time was obtained. The samples added PEG showed increase of specific surface areas up to 20-40% and had micropores while those of Lipase were decreased about 90% and showed broad pore size distribution.

• 한국재료학회지
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• 제32권2호
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• pp.85-93
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• 2022

Porous mullite-corundum ceramics were prepared using organic foam impregnation method with alumina and silica as raw materials. The influence of alkaline treatment and surfactant modification on polyurethane foam were studied. Effects of sintering process and material composition on porous mullite-corundum ceramics were investigated. The results show that the hang-pulp quantity of polyurethane foam increases with alkaline treatment. After treatment with 3 wt% SDS solution, the hang-pulp quantity of polyurethane foam further improved. Open porosity of sample decreased with elevation of sintering temperature and holding time, and compressive strength of sample showed a trend opposite to the change of porosity. The open porosity of the sample was enhanced by the increase of m(Al₂O₃/SiO₂); the compressive strength decreased with increase of m(Al₂O₃/SiO₂). However, when m(Al₂O₃/SiO₂) was 2.5, the compressive strength of the sample reached 6.23 MPa, and the open porosity of the sample was 80.7 %.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권8호
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• pp.554-560
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• 2005

The engineering ceramic needs the properties of high strength, hardness, corrosion-resistance and heat-resistance in order to withstand thermal shock or applied nonuniform stresses without failure. The densely coated porous ceramics can be used for machine component, electromagnetic component, bio-system component and energy-system component by their high-performances from superior coating properties and light-weight characteristics due to the structure including pore by itself. In this study we controlled the porosity of silica and alumina, $8.2\~25.4\%$ and $23.4\~36.0\%$, respectively, by the control of sintering temperature and starting powder size. We made bilayer structures, consisting of a transparent glass coating layer bonded to a thick substrate of different porous ceramics by a thin layer of epoxy adhesive, facilitated observations of crack initiation and propagation. The elastic modulus mismatch could be controlled using different porous ceramics as the substrate layer. Then we applied 150 N force using WC sphere with a radius of 3.18 mm by Hertzian indentation. As a result, the crack initiation in the coating layer was delayed at lower porosity in the substrate layer, and the damage in the coating layer was relatively smaller at the bilayer structure coated on higher elastic substrate.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제4권3호
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• pp.245-248
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• 1998

Porous carbon fiber composites (CFCs) having variable specific surface area ranging 35~1150 $\m^2$/g were reacted to produce silicon carbide fiber composites with SiO vapor generated from a mixture of Si and $SiO_2$ at 1673 K for 2 h under vacuum. Part of SiO vapor generated during conversion process condensed on to the converted fiber surface as amorphous silica. Chemical analysis of the converted CFCs resulting from reaction showed that the products contained 27~90% silicon carbide, 7~18% amorphous silica and 3~63% unreacted carbon, and the composition depended on the specific carbide, 7~18% amorphous silica and 3~63% unreacted carbon, and the composition depended on the specific surface area of CFCs. CFC of higher specific surface area yielded higher degree of conversion of carbon to silicon and conversion products of lower mechanical strength due to occurrence of cracks in the converted caron fiber. As the conversion of carbon to silicon carbide proceeded, pore size of converted CFCs increased as a result of growth of silicon carbide crystallites, which is also linked to the crack formation in the converted fiber.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권2호
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• pp.216-224
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• 1997

TEOS와 에탄올의 양을 고정하고 H2O/TEOS의 몰비가 2.6-59.0이 되는 범위에서 염산촉매를 사용하여 다공성 실리카 세라믹을 제조하였다. 서로 다른 조성의 솔 9종을 만든 후 젤화시간 측정, TG/DTA에 의한 건조시료의 열분석 및 FT-IR과 X-ray diffractometer에 의한 중간생성물의 특성분석을 수행하였고 50$0^{\circ}C$까지 열처리한 시료의 FT-IR에 의한 SiO2폴리머 분석, N2-adsorption isotherm을 이용한 비표면적과 기공크기분포 조사 및 TEM에 의한 SiO2폴리머의 형태와 기공의 변화를 조사하였다. 적용된 조성 및 촉매의 농도에서 최소 젤화반응시간은 TEOS1몰달 물의 양이 약 11몰에서, 가장 높은 중합도는 약 8-18몰에서, 그리고 가장 큰 비표면적값은 약 11몰에서 보였다. 이것은 물의 양이 약 11몰일 때 중합반응이 가장 빠르게 진행하였음을 의미한다. 결론적으로, 물의 양이 증가함에 따라서 약 11몰까지는 반응이 빠르게 진행되나 그 이상의 물이 사용될 경우 과잉의 물이 반응저해요인으로 작용하여 젤화시간의 지연 및 비표면적의 감소를 보인다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권5호
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• pp.218-224
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• 2015

최근 세라믹 다공체를 이용하여 적조 생물을 여과, 제거하려는 연구가 시도되고 있다. 하지만 해양 환경에서 1개월 이상이 경과하면 다공체 표면에 해양 생물 오손(biofouling)이 발생하여 기능이 저하되는 문제가 나타난다. 본 논문에서는 세라믹 다공체의 특성 변화 또는 표면 개질을 통하여 해양 생물 오손을 억제하는 방법에 대하여 연구하였다. 6 종류의 세라믹 다공체를 시험한 결과, 기공율과 흡수율이 낮을수록 생물 오손량이 낮게 나타났다. 또한 다공체 표면에 실리카 입자를 결합시켜 표면 거칠기를 증가시키면, 따개비 등의 대형 해양 생물로 인한 오손량을 감소시킬 수 있었다. 한편 세라믹 다공체 표면에 유리분말을 융착 코팅시키면 오히려 생물 오손량이 증가하였는데, 이는 유리에서 용출되어 나오는 무기질 성분 이온들이 미생물의 생육을 촉진했기 때문이다. 본 연구로부터 세라믹 다공체의 물리적 성질 및 표면 거칠기를 제어하면 위험 물질을 사용하지 않고도 친환경적으로 해양 생물 오손량을 줄일 수 있음을 확인하였으며, 따라서 본 결과를 향후 해양 구조물 등에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권7호
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• pp.528-533
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• 2004

입자크기가 20∼700nm인 구형 실리카입자의 자연침강 혹은 원심분리법으로 제조한 주형체에 탄화규소 전구체 polymethyl-silane (PMS) 혹은 polycarbosilane (PCS) 고분자 용액을 함침한다음, 가교 및 1000∼140$0^{\circ}C$ 열분해하고 마지막으로 불산 (HF)으로 실리카를 식각하여 84∼658nm 기공이 3차원으로 정렬된 메크로다공성(macroporous) 탄화규소 세라믹과 불규칙적인 15∼65nm 기공을 가진 메조다공성(mesoporous) 탄화규소 세라믹을 제조하였다. 전자는 112nm 실리카 입자 주형체를 사용하여 140$0^{\circ}C$로 처리했을 때, 표면적 584.64$m^2$g$^{-1}$을 나타낸 반면, 후자는 20-30nm 실리카 주형체를 사용하여 100$0^{\circ}C$로 처리하였을때, 최대의 표면적 619.4$m^2$g$^{-1}$를 나타내었다, 이와 같이 사용된 실리카 입자, 고분자 전구체, 그리고 열처리 조건에 따른 기공특성을 SEM. TEM 및 BET으로 분석 설명하였다.