KR100581456B1 - 코어/쉘 나노구조의 금속/세라믹 나노분말 및 이로부터제조된 나노구조 연자석 - Google Patents

코어/쉘 나노구조의 금속/세라믹 나노분말 및 이로부터제조된 나노구조 연자석 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 나노분말을 이용한 연자석에 관한 것이다. 상세하게는 연자성 전이금속 나노입자로 코어가 형성되고, 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 가압성형하여 제조된 연자성 전이금속 나노입자가 세라믹 절연층으로 분리된 나노구조를 갖는 연자석을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연자석은 세라믹으로 나노구조의 절연층을 형성하고 있어서 저항을 증가시킴으로서 저온 소성이 가능한 초고주파용 연자성체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
연자석, 나노철, 코어, 쉘, 환원, 실리카, 타이타늄, 지르코늄, 하프늄, 절연층

Description

코어/쉘 나노구조의 금속/세라믹 나노분말 및 이로부터 제조된 나노구조 연자석{Metal/ceramic nanoparticles having core/shell nanostructure and nanostructured soft-magnets made from the nanoparticles}
도 1은 연자성 금속 입자가 절연성 세라믹 층으로 분리된 나노구조를 갖는 벌크 연자석의 개념을 도시한 것이고,
도 2은 상온에서 철 나노입자를 코팅한 HfO2의 TEM 사진이고,
도 3는 상온에서 코어/쉘 나노입자의 HRTEM 사진이며,
도 4은 제조된 입자들의 온도에 따른 XRD 패턴이고,
도 5는 제조된 코어/쉘 입자의 상온에서의 TGA 그래프이며,
도 6은 300K에서 측정된 자기곡선이고,
도 7은 ZFCM과 FCM의 온도의존성 그래프이며,
도 8은 온도별 포화자화 그래프이고,
도 9은 온도에 따른 보자력 그래프이고,
도 10은 가압성형장치를 도식적으로 도시한 것이고,
도 11은 나노분말을 가압성형하여 제조한 연자석 코어의 사진이고,
도 12는 성형된 연자석 코어의 주파수 변화에 따른 투자율의 변화를 도시한 그래프이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
1 - 연자성 금속 나노입자 코어 2 - 절연성이 큰 세라믹 절연층
11 - 장입분말 12 - 프레스
13 - 상부 펀치 14 - 용기
15 - 코어금형
본 발명은 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 나노분말을 이용한 연자석에 관한 것이다. 상세하게는 연자성 전이금속 나노입자로 코어가 형성되고, 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 가압성형하여 제조된 연자성 전이금속 나노입자가 세라믹 절연층으로 분리된 나노구조를 갖는 연자석을 특징으로 한다.
연자성 특성을 갖는 재료에는 순철(pure iron), 규소강판(silicon steel), 스핀넬 소프트 페라이트(spinnel soft ferrite), 펌알로이(permalloy), 센더스트(sendust, Fe-Al-Si alloy)등이 있으며, 최근에는 비정질재료가 기존 시장에 빠른 속도로 파급되고 있다. 비정질 재료는 Fe, Co계 합금들이 대부분을 차지한 다. 비정질 재료는 우수한 연자기 특성 때문에 펌알로이와 스핀넬 페라이트(spinnel ferrite) 재료의 대체 및 틈새 영역을 차지해가고 있다. Mn-Zn 페라이트 재료는 대표적인 고주파 연자성 소재로 사용되고 있으며, 제품의 형태도 단순한 분말로부터 소결체 및 단결정에 이르기까지 그 용도가 광범위하며, 가격도 비교적 저렴한 편이다. 그러나 포화자화(saturation magnetization)가 Bm≤0.3 T 정도로 매우 낮고, 투과율이 낮아서 안정된 고주파 특성에도 불구하고 제품의 크기를 줄일 수 없는 한계가 있다.
비정질 재료는 높은 포화자화 및 투자율을 나타내지만 고주파에서 급격히 투자율이 감소되고 자심손실이 증가하는 문제점을 안고 있다. 이 때문에 수년 전부터 나노구조 연자성체에 관심이 점증되고 있으며, 상용화에 매우 근접한 상태에 있다. 이 나노구조 연자성체는 비정질을 능가하는 투자율과 자심손실이 낮은 특성을 갖고 있다.
대표적인 합금으로 Fe-Si-B-Cu-Nb 계와 Fe-M-B(M = Zr, Hf, Nb, Si, Al)계를 들 수 있다. 전자는 포화자화가 낮고, 후자는 저항이 낮은 문제점이 있다. 지금까지 보고된 주요 비정질 및 나노 구조 연자성 재료는 표 1에 기재한 바와 같다.
[표 1]
Figure 112004024349448-pat00001
연자성체는 투자율(μ), 포화자화(Bs), 전기저항(ρ)이 높고, 보자력(Hc)과 자심손실(W)이 낮을수록 바람직하다. 특히, 고주파 영역에서는 투자율과 전기저항이 높아야 한다. Co계 비정질재료나 나노 결정재료는 1 kHz에서 투자율과 포화자화가 Mn-Zn 페라이트에 비해 높은 수준이다. 이와 같이 나노 구조 연자성체가 우수한 연자기적 특성을 갖고 있지만 더욱 개선되어야 할 성질로 저항이 낮고, 고주파 손실이 비교적 높으며, 기계적으로 취약하다는 점이다.
지금까지의 연구 개발 추세로 볼 때 약 300 kHz 대역 이하에서는 자심 소재(high power harmonic filter, magnetic amplifier, SMPS 등)로써 Co계 비정질과 나노구조 연자성체 재료가 사용가능하며, 수 MHz 내지 수십 MHz 전후에서는 나노구조 연자성체가 적용될 것으로 예측된다. 종래에는 수백 kHz부터 약 10 MHz 대역까지는 (MnO, ZnO)Fe2O3 스핀넬 소프트 페라이트(spinnel soft ferrite), 그 이상 에서는 (NiO, ZnO)Fe2O3 스핀넬 페라이트(spinnel ferrite)가 고주파 자성부품으로 널리 사용되어 왔다.
한편, 보다 높은 주파수 대역에서 작동하는 연자석을 제조하려는 시도로 Fe-M-O (M = Hf, Zr, 히토류 금속)의 조성을 갖는 연자석 박막을 만드는 연구가 진행되고 있다(Y. Hayakawa, A. Makino, H. Fujimori 및 A. Inoue, J. Appl. Phys. 81(8), 3747 (1997)). 이러한 연구는 1993년도부터 시작되었는데 주로 RF 플라즈마를 이용한 스퍼터링의 방법으로 물리증착시켜서 연자석 박막을 제조한다. 이렇게 제조된 박막은 다양한 철, 하프늄 및 산소의 조성을 갖는데 1 GHz 까지의 매우 높은 주파수까지 수백 값의 투자율을 보인다. 또 나노 결정성을 갖는 Fe-Si-Al-Hf-C 박막은 1 MHz에서 10,000의 투자율을 보인다(H. Hasegawa, F. Koike, T. Konishi, T. Nakamura, A. Nitta, Technical report of IEICE, MR93-72, 1994). 하지만 이렇게 고주파에서 특성이 우수한 재료는 오로지 물리증착에 의한 박막형태로만 제조되는 제한성을 갖고 있으며 금속을 기반으로 한 연자성 분말로는 이렇게 고주파에서 우수한 연자성 특성을 갖는 연자석의 제조방법이 알려져 있지 않다.
본 발명자들은 상기의 문제점을 극복하고 고주파 전자 산업에서 요구하는 높은 전기 저항, 높은 투자율, 높은 포화자화 및 낮은 자심손실을 갖는 연자석을 분말로부터 제조하기 위하여 노력한 결과 세라믹이 고주파 연자석에서 필수적으로 요 구되는 전기절연효과를 충분히 제공하여 와전류 손실을 최소화함으로써 매우 큰 투자율을 갖는 재료가 만들어질 것으로 판단하여 코어/쉘의 나노구조를 갖는 금속/세라믹 나노분말로부터 금속/절연체 나노구조를 갖는 연자석을 제조하기에 이르렀다.
따라서 본 발명의 목적은 금속의 고투자율 및 높은 포화자화 특성과 세라믹의 높은 저항특성이 복합적 발현되어 내식성과 물리적 특성이 뛰어난 연자성 전이금속 나노입자로 코어가 형성되고, 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 이를 이용한 연자석을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명은 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 나노분말을 이용한 연자석에 관한 것이다. 상세하게는 연자성 전이금속 나노입자로 코어가 형성되고, 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 가압성형하여 제조된 연자성 전이금속 나노입자가 세라믹 절연층으로 분리된 나노구조를 갖는 연자석을 특징으로 한다.
상기 연자성 전이금속 나노입자는 철, 코발트 또는 니켈, 또는 그 혼합물로부터 선택되며, 상기 세라믹 절연층은 지르코늄, 하프늄 또는 희토류 금속의 산화물, 또는 상기 산화물의 혼합물로부터 선택된다.
이하 본 발명은 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말은 연자성 전이금속 나노입자의 코어와 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것으로서, 전이금속 염 또는 그 수화물을 환원하여 연자성 전이금속 나노입자를 제조하는 단계, 세라믹 전구체를 가수분해 반응을 시켜 금속의 산화물로 코팅된 세라믹 절연층을 형성하는 단계를 거친다.
상기 전이금속 염은 하기의 화학식 1 조성의 +2가나 +3가의 Fe, Co, Ni금속 이온을 포함한다.
[화학식 1]
MaXb
M은 Fe, Co 또는 Ni로부터 선택되고, X는 O2CR, 아세틸아세토네이토, Cl, Br, NO3, SO4, PO4, ClO4로부터 선택되며, R은 메틸, 에틸, i-프로필 또는 t-부틸로부터 선택되며, a는 1 또는 2이고, b는 2 또는 3이다.
상기 전이금속 이온을 포함하는 화합물을 연자성 전이금속 나노입자의 환원은 어느 방법이건 가능하나, NaH, NaBH4 등의 환원제를 이용하는 방법이 바람직하고, 특히 NaBH4를 과량 사용하여 환원시키는 경우 금속 입자가 빠르고 균일하게 성장하게 되므로 환원제로 NaBH4를 사용하여 환원하는 방법이 가장 바람직하다.
NaBH4를 이용한 환원방법의 경우 +2가나 +3가의 Fe, Co, Ni 금속 이온의 염 이나 그 수화물과 NaBH4를 물 용매 중에서 혼합하여 불활성 기체 조건 하에서 반응시킨 후 원심분리 등의 방법으로 제조된 입자를 분리, 세정 건조하여 전이금속 나노입자를 제조하게 된다.
한편 +2가나 +3가의 Fe, Co, Ni 금속 이온염의 혼합물을 동시에 환원하여 합금 나노분말을 제조할 수도 있다.
상기의 단계에서 제조된 연자성 전이금속 나노입자와 유기 지르코늄, 유기 하프늄 또는 유기 희토류 금속으로부터 선택되는 세라믹 전구체를 불활성 기체 조건하에서 유기용매 중에 가수분해 반응을 시켜 지르코늄, 하프늄 또는 희토류 금속의 산화물로 코팅되어 세라믹 절연층을 형성한 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 제조할 수 있다.
상기 세라믹 전구체는 하기의 화학식 2 또는 화학식 3의 화합물로부터 선택될 수 있다.
[화학식 2]
M(OR)4
M은 Zr 또는 Hf이고, R = 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸이다.
[화학식 3]
MX3.nH2O
X는 = Cl, Br, 아세틸아세토네이토, NO3, SO4, PO4, ClO4이다.
상기 가수분해 반응에 사용하는 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올 등 극성 용매가 바람직하다.
제조된 코어/쉘 구조의 입자는 400 내지 600℃에서 어닐링하여 금속 나노입자의 코어/쉘 구조를 유지하는 코어금속의 결정성이 향상된 연자성 나노분말을 제조한다.
상기의 단계에서 제조된 코어/쉘 구조의 나노분말을 도 10에 도시된 바와 같은 자동유압프레스를 이용하여 가압성형하고, 코어를 제작한다.
상세하게는 코어/쉘 구조의 나노분말을 코어 금형 내로 장입한 후 상부 펀치를 하강시켜 1 내지 20 Ton/cm2의 응력으로 가압하여 제조하며, 금형 내벽은 마찰력을 감소시키기 위하여 윤활제를 도포할 수 있으며, 가압성형 시에 형성된 코어의 잔류응력을 감소시키기 위해 300℃ 내지 800℃ 온도 범위에서 응력완화 열처리를 수행한다. 300℃ 이하에서는 응력완화효과가 매우작고, 800℃ 이상에서는 분말의 접촉에 따른 결정립 성장이 발생한다.
제조된 환형 코어의 밀도는 아르키메데스법을 이용하여 측정하며, 가압응력에 따라 50 내지 90%인 다양한 밀도의 성형체를 환상코어로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 철 나노입자의 코어/쉘 구조의 제조방법을 실시 예를 들어 구체적으로 설명하나, 기재된 실시예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
코어/쉘 구조의 철/하프니아 나노입자의 제조
16.06 mmol의 NaBH4를 3구 둥근바닥 플라스크에 50 ml의 산소가 제거된 물에 녹여 질소 하에서 30분 동안 저어 주었다. 50 ml의 산소가 제거된 물에 1.75 mmol의 FeCl3·6H2O 수용액을 상기 NaBH4 수용액에 혼합 하여 강하게 저어주었다. 가스의 발생이 15분 동안 지속되었고 검은색 용액을 얻었다. 상기 반응으로부터 얻어진 입자를 1000 rpm에서 5분 동안 원심 분리하고, 3번 이상 물로 씻어낸 다음 진공에서 건조하였다.
상기 단계에서 제조된 0.3 g의 철 나노 입자와 0.1 ml 의 Hf(OBut)4 을 비활성 기체 분위기에서 50 ml의 에탄올을 가하고, 공기 중에서 24시간 동안 저어 준 후 5분 동안 1000 rpm으로 원심 분리하여 하프니아로 코팅된 코어/쉘 구조의 철 나노입자를 제조하였다.
[실시예 2]
코어/쉘 구조의 니켈/하프니아 나노입자의 제조
금속이온으로 FeCl3 수화물 대신 NiCl2 수화물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[실시예 3]
코어/쉘 구조의 코발트/하프니아 나노입자의 제조
금속이온으로 FeCl3 수화물 대신 CoCl3 수화물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[실시예 4]
코어/쉘 구조의 철-니켈/하프니아 나노입자의 제조
금속이온으로 FeCl3 수화물 대신 1:3 비율의 FeCl3 과 NiCl2 수화물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[실시예 5]
코어/쉘 구조의 철/지르코니아 나노입자의 제조
Hf(OBut)4 대신 Zr(OBut)4를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[실시예 6]
코어/쉘 구조의 니켈/지르코니아 나노입자의 제조
금속이온으로 FeCl3 수화물 대신 NiCl2 수화물을 사용한 것과 Hf(OBut)4 대신 Zr(OBut)4를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
[실시예 7]
철 나노입자의 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말의 결정화
실시예 1 또는 실시예 5의 방법에 의하여 제조된 Zr 또는 Hf의 산화물로 코팅된 철 나노입자를 석영 튜브에서 수소 하에서 2분 내에 400℃의 온도에 도달하여 그 온도에서 1시간 동안 유지한 후 빠르게 실온으로 냉각시켰다.
어닐링된 하프니아로 코팅된 철 나노입자는 SQUID(Quantum Design superconducting quantum interference magnetometer)를 이용하여 자기특성을 측정하였다.
[실시예 8]
철 나노입자의 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말의 결정화
어닐링 온도를 500℃로 한 것 이외에는 실시예 7과 동일한 방법으로 수행하였다.
[실시예 9]
철 나노입자의 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말의 결정화
어닐링 온도를 600℃로 한 것 이외에는 실시예 7과 동일한 방법으로 수행하였다.
[실시예 10]
철/세라믹 코어/쉘 나노구조의 연자성 분말을 이용한 연자석 코어의 제조
실시예 7 내지 실시예 9로부터 제조된 연자성 나노분말에 0.1 내지 3%의 물유리 혹은 폴리이미드와 같은 결합제를 첨가하여 볼밀에서 혼합하였다.
혼합된 분말은 도 10에 도시된 코어금형내로 장입되고, 상부펀치가 하강하여 1 내지 20 Ton/cm2 응력으로 가압한다. 가압응력에 따라 겉보기 밀도가 50 내지 90%인 다양한 밀도의 성형체를 환형코어로 제조할 수 있다. 금형내벽은 마찰력을 감소시키기 위해서 윤활제를 도포할 수 있다.
제조된 환형 코어의 밀도는 아르키메데스법을 이용하여 측정하였고, 중력완화열처리 하였으며, 이때 300℃ 이하에서는 응력완화효과가 매우작고, 800℃ 이상에서는 분말의 접촉에 따른 결정립 성장이 발생하므로 가압성형 시에 형성된 코어의 잔류응력을 감소시키기 위해 300℃ 내지 800℃ 온도 범위에서 응력완화 열처리를 수행하였다.
실시예 1로부터 제조된 철 나노입자의 코어/쉘 구조의 어닐링 온도에 따른 연자석의 평균입자크기와 5K에서의 포화자화 측정 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2는 어닐링 온도가 증가되어도 세라믹으로 코팅된 입자의 크기는 크게 증가하지 않는 것을 보여준다. 이는 세라믹 절연코팅층이 온도가 증가하여도 코어의 철 입자들이 뭉쳐 입자크기가 크게 증가하는 것을 효과적으로 억제하고 있음을 의미한다. 통상 표면처리가 되지 않은 철 나노분말을 열처리하면 입자간 성장이 크게 일어나 나 노구조가 사라지고 수 마이크로 크기의 거대한 입자로 변한다. 열처리에 의해 코어의 철입자의 결정성이 증가하면서 포화자화 값이 크게 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
[표 2]
Figure 112004024349448-pat00002
도 2는 실시예 1에서 얻은 시료의 TEM 사진으로서 나노 입자들은 거의 구형(spherical)이고 페로마그네틱 작용을 보이는 체인을 형성하는 것을 알 수 있다. 보통 코팅하지 않은 철분말의 경우 공기 중에 노출되면 바로 산화반응이 일어나 폭발한다. 하지만 도 2처럼 2 내지 3 nm 두께의 세라믹으로 코팅된 나노분말의 경우 세라믹 층이 산화를 효과적으로 억제하여 공기 중에서도 안정하다. 도 3은 코어/쉘 나노입자 중에서 하프니아로 코팅된 철 나노입자의 HRTEM 사진으로서 HRTEM은 합성된 나노 입자가 코어/쉘 구조라는 것을 보여 주며, 코어는 철이고 쉘은 비정질 하프니아로서 HRTEM 이미지에서 비정질 하프니아 쉘은 내부의 철을 완전히 덮 고 있는 것을 알 수 있다. 다른 산화물로 코팅된 전이금속 나노 분말도 모두 도 3과 유사한 HRTEM 사진을 보여준다.
도 4는 제조된 입자들의 온도에 따른 XRD 패턴으로서 XRD 측정은 가열 냉각 전 및 후의 샘플의 알파-철(α-Fe)의 특성 회절 패턴을 보여 준다. 도 3의 HRTEM과 도 4의 XRD 패턴에 나타나 있듯이 상온에서 제조된 철 나노입자는 결정성이 매우 약하다. 즉 완전히 결정화되지 못한 준결정 상태를 갖고 있다. 하지만 이러한 입자를 어닐링하면 코어의 철 나노입자의 결정성이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 특히 철이 알파철의 결정상으로 상전이 되는 온도 보다 약간 높은 500℃ 에서도 앞의 표 2에 보는 것처럼 입자 크기의 현격한 증가 없이도 결정화가 매우 잘 일어나고 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 지르코니아 및 하프니아와 같은 세라믹 절연층이 온도 증가에 따른 철 나노입자의 입자성장을 매우 효율적으로 억제하고 있으며 결국 철입자을 결정화시키는 온도 이상에서도 철/세라믹 코어/쉘 나노구조를 그대로 유지시켜주는 역할을 하는 것이다. 이는 실리카 코팅된 코어/쉘 구조의 철/실리카 나노입자의 경우에 비해 티타니아, 지르코니아 및 하프니와로 코팅된 입자의 열적 특성이 현격하게 증대된 것을 의미한다.
도 5는 제조된 코어/쉘 입자의 상온에서의 TGA 그래프이고, 상기 표 1에 기재된 4가지 입자들에 대한 300 K에서 측정된 자기곡선을 도 6에 도시하였다. 상기 도 6은 모든 샘플들이 마그네틱 필드 5 T에서 완전히 포화 되었다는 것을 보여 준다.
도 7은 ZFCM과 FCM의 온도의존성 그래프로서 400℃에서 어닐링된 나노 입자 의 ZFCM(zero-field-cooled magnetization)과 FCM(field-cooled magnetization)의 전형적인 온도 의존성을 보여 주며, 측정된 입자들 모두가 페로마그네틱 상태라는 것을 알려 준다. 다른 3가지의 나노 입자들의 ZFCM과 FCM 실험 모두에서 같은 결과가 나왔다.
도 8은 온도별 포화자화의 온도효과를 나타낸 그래프로서, 제조된 나노 입자는 온도에 대한 강한 자기화 의존성을 갖고 있다는 것을 알 수 있다.
도 9는 온도에 따른 보자력 그래프로서 400℃에서 가열 냉각된 샘플에서 보자력이 최대가 되는 것을 알 수 있다.
도 10은 제조한 코어/쉘 구조 나노분말을 이용하여 연자석 코어를 성형하는 장치를 도시한 것이다.
도 11은 철/세라믹 코어/쉘 나노구조의 연자성 분말을 이용하여 제작된 연자석 코어의 사진이다. 나노분말을 가장 간단한 유압 프레스로 성형하여도 표면이 매우 매끄럽고 강도가 우수한 자심코어를 성형할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 연자석 자심코어의 주파수에 따른 투자율의 변화를 도시한 것이다. 250 MHz에서 320 MHz에서 최대치 200의 투자율을 보이는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 표면코팅하지 않은 분말에서는 전혀 관찰되지 않는다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 코어/쉘 나노구조의 금속산화물로 코팅된 연자성 분말은 높은 전기 저항과 높은 내식성 및 뛰어난 물리적 특성을 갖고 있어 이를 이용하여 수 내지 수십 나노미터 크기의 연자성 금속 결정이 수 나노미터 두께의 세라믹 절연체로 분리되어 있는 나노구조 연자석 코어를 제조함으로써 기존의 금속 연자석에서 발생하는 고주파에서의 자심손실을 최소화하면서 높은 투자율을 얻을 수 있으며, 결국 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 연자석은 세라믹으로 절연막을 코팅하여 저항을 증가시킴으로서 이를 가압성형하여 분말 코어, 테이프 케스팅(tape casting)법에 의한 저온 소성이 가능한 칩 인덕터(chip inductor)등의 초고주파용 연자성체의 소재로 사용될 수 있다. 또 세라믹 절연 코팅된 금속 나노입자는 공기 중에서의 안정성이 크게 증가되어 의약분야에 활용될 가능성이 크다.

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  6. 하기의 화학식 1의 화합물 또는 그 수화물을 수용액 상에서 NaBH4로 환원하여 연자성 전이금속 나노입자를 제조하는 단계;
    [화학식 1]
    MaXb
    M은 Fe, Co 또는 Ni로부터 선택되고, X는 O2CR, 아세틸아세토네이토, Cl, Br, NO3, SO4, PO4, ClO4로부터 선택되며, R은 메틸, 에틸, i-프로필 또는 t-부틸로부터 선택되며, a는 1 또는 2이고, b는 2 또는 3이다.
    상기 단계에서 제조된 연자성 전이금속 나노입자와 유기 지르코늄, 유기 하프늄 또는 유기 희토류 금속으로부터 선택되는 세라믹 전구체를 불활성 기체 조건하에서 유기용매 중에 가수분해 반응을 시켜 지르코늄, 하프늄 또는 희토류 금속의 산화물로 코팅된 세라믹 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 세라믹 절연층을 형성하는 단계 이후에 수소 하에서 400 내지 600℃로 어닐링하는 단계;
    를 포함하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 제조하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    세라믹 코팅 전구체는 지르코늄 알콕사이드, 하프늄 알콕사이드 또는 히토류 금속 알콕사이드로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 제조하는 방법.
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