KR102032154B1 - 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널 - Google Patents

전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 세라믹 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콜로이드 입자 안정화 방식을 적용하여 기공을 형성하고, 시멘트를 이용한 자가 경화 방식을 적용하여 경화시킴으로써, 저가이며, 소결 공정이 필요 없을 뿐 아니라 닫힌 기공 구조를 가져 구조적으로도 강도가 우수한 전자파 흡수 특성을 갖는 경량의 다공성 세라믹 패널을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널에 관한 것이다.

Description

전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널{MANUFACTURING METHOD OF POROUS CERAMIC PANEL WITH MICROWAVE ABSORBING APPLICATIONS AND POROUS CERAMIC PANEL BY THE SAME}
본 발명은 다공성 세라믹 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콜로이드 입자 안정화 방식을 적용하여 기공을 형성하고, 시멘트를 이용한 자가 경화 방식을 적용하여 경화시킴으로써, 저가이며, 소결 공정이 필요 없을 뿐 아니라 닫힌 기공 구조를 가져 구조적으로도 강도가 우수한 전자파 흡수 특성을 갖는 경량의 다공성 세라믹 패널을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널에 관한 것이다.
일반적으로 다공성 세라믹은 낮은 밀도로 경량성을 갖고, 낮은 열전도성으로 단열성이 우수할 뿐 아니라 낮은 유전상수, 높은 열적 안정성 및 화학적 안정성 등의 우수한 고유 특성으로 인해 최근 연구자들로부터 많은 관심을 받고 있으며, 특히, 다공성 세라믹의 많은 응용 분야 중에서 전자파 흡수 특성을 갖는 패널 분야에서 새로이 주목을 받고 있다.
전자파 흡수 특성을 갖는 재료는 레이더 스텔스 성을 가지게 되어 항공기, 함선, 군사 시설 등에서 적의 레이더 탐지를 회피하는 용도로 그 사용이 매우 활발하기 때문에 세계 제2차 대전 이후, 많은 연구가 진행되어 왔으며, 그 중에서도 저가의 재료를 사용하면서도 경량성을 갖는 전자파 흡수 재료를 제조하는 연구가 활발하였다.
이의 실 예로, 전자 폐기물, 쌀겨, 잿더미 등을 이용한 저가의 재료를 사용하여 전자파 흡수 특성을 갖는 재료가 개발되고 있다. 하지만, 저가의 재료를 사용하면서도 경량성을 갖는 전자파 흡수 재료에 대한 개발은 지지부진한 실정이었다.
이에 따라 저가의 재료를 사용하여 경량성을 갖는 다공성 재료, 특히, 고분자에 비해 월등히 높은 녹는점을 가짐으로써, 고온에서 안정적인 운용이 가능한 다공성 세라믹을 전자파 흡수 특성을 갖는 재료로 개발하는 연구의 필요성이 증대되었다.
한편, 전자파 흡수 특성을 갖는 재료 자체가 저가이고, 경량인 것이 최선의 방법이지만, 이는 현실적으로 매우 어려운 한계가 있다. 따라서 종래에는 다공성 세라믹 기지(matrix)를 먼저 제작한 후, 이에 전자파 흡수 재료를 함침(impregnation)시키거나 흡착(adsorption)시키는 등 추가적으로 복합화하는 방식이 시도되고 있다.
하지만, 이러한 방식은 전자파 흡수 특성을 갖는 재료가 함유된 액상 슬러리가 다공성 세라믹 기지의 기공 사이사이에 충분히 스며들어가야만 하는 이유로, 다공성 세라믹 기지가 열린 기공 구조(open-cell pore structure)를 가져야하며, 열린 기공 구조는 닫힌 기공 구조(closed-cell pore structure)보다 구조적 강도가 매우 취약한 단점이 존재한다.
대한민국등록특허공보 제10-1401084호
이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 함침 또는 흡착 방식이 아닌 콜로이드 입자 안정화 방식을 적용하여 기공을 형성하는 과정에서 전자파 흡수 분말을 혼합하여 전자파 흡수 특성을 부여함으로써, 전자파 흡수 특성을 가지면서도 닫힌 기공 구조를 가져 구조적으로 강도가 우수하며, 또한, 시멘트를 이용한 자가 경화 방식을 적용하여 경화시킴으로써, 저가이며, 소결 공정이 필요 없는 다공성 세라믹 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다공성 세라믹 패널의 제조방법은 세라믹 분말, 세라믹 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제, 전자파 흡수 분말 및 시멘트 분말을 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조단계(S100), 슬러리를 교반하여 슬러리의 내부에 기공을 형성하는 기공형성단계(S200) 및 기공이 형성된 슬러리가 자가 경화하는 자가경화단계(S300)를 포함하고, 세라믹 분말은 제올라이트 분말인 것을 특징으로 한다.
또한, 슬러리제조단계(S100)는 세라믹 분말과 표면 처리제를 증류수에 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말이 분산된 현탁액을 제조하는 단계(S110), 현탁액에 전자파 흡수 분말을 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말에 전자파 흡수 분말이 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계(S120) 및 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성된 현탁액에 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 표면 처리제는 프로필갈레이트(propyl gallate) 또는 소듐도데실설페이트(sodium dodecyl sulphate)인 것을 특징으로 한다.
또한, 전자파 흡수 분말은 카본계열 분말, 금속 분말, 철계 합금 분말 및 페라이트 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 세라믹 분말인 제올라이트 분말은 슬러리의 총 중량 기준으로 0.1 내지 50 중량%가 되도록 슬러리에 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 표면 처리제는 슬러리의 총 중량 기준으로 0.5 내지 5 중량%가 되도록 슬러리에 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 전자파 흡수 분말은 슬러리의 총 중량 기준으로 0 중량% 초과 10 중량% 이하가 되도록 슬러리에 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 시멘트 분말은 슬러리의 총 중량 기준으로 50 중량% 이상이 되도록 슬러리에 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계(S130)에서, 리튬 카보네이트(lithium carbonate)가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널은, 앞서 설명한 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법으로 제조된 것으로서, 세라믹 분말인 제올라이트 분말, 상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제, 전자파 흡수 분말 및 시멘트 분말을 혼합하여 슬러리를 제조하며, 상기 슬러리를 교반하여 상기 슬러리의 내부에 기공이 형성되고, 상기 기공이 형성된 슬러리를 자가 경화시켜 제조되어 마이크로파를 흡수하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슬러리는 구체적으로 상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제를 증류수에 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말이 분산된 현탁액이 제조되고, 상기 현탁액에 전자파 흡수 분말을 넣고 혼합하여 상기 표면 처리된 세라믹 분말에 상기 전자파 흡수 분말이 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성되고, 상기 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성된 현탁액에 시멘트 분말을 넣고 혼합하여 제조된다.
본 발명은 함침 또는 흡착 방식이 아닌 콜로이드 입자 안정화 방식을 적용하여 기공을 형성하는 과정에서 전자파 흡수 분말을 혼합하여 전자파 흡수 특성을 부여함으로써, 전자파 흡수 특성을 가지면서도 열린 기공 구조에 비해 구조적으로 강도가 우수한 닫힌 기공 구조를 갖는 다공성 세라믹 패널을 제조할 수 있다.
또한, 시멘트를 이용한 자가 경화 방식을 적용하여 경화시킴으로써, 저가이며, 소결 공정이 필요 없는 효과로 소결 공정 시 가해지는 열에 의해 전자파 흡수 분말이 분해될 우려가 없다.
도 1은 본 발명의 다공성 세라믹 패널의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예 1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 SEM 사진이다.
도 4는 비교 예에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널과 비교 예에 의해 제조된 세라믹 패널의 기공 차이를 보여주는 수은 압입법(mercury porosimeter) 측정 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예1,2에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 전자파 흡수 특성 측정한 결과 그래프이다.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 세라믹 패널의 제조방법을 보여주는 순서도로, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다공성 세라믹 패널의 제조방법은 슬러리제조단계(S100), 기공형성단계(S200) 및 자가경화단계(S300)를 포함하여 진행된다.
슬러리 제조단계(S100)는 세라믹 분말, 표면 처리제, 전자파 흡수 분말 및 시멘트 분말을 원료로 사용하여 슬러리를 제조하는 단계로, 보다 구체적으로는 현탁액을 제조하는 단계(S110), 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계(S120) 및 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계(S130)를 포함하여 진행된다.
이하, 각 단계들을 보다 구체적으로 설명한다.
현탁액을 제조하는 단계(S110)는 세라믹 분말과 표면 처리제를 증류수에 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말이 분산된 현탁액을 제조하는 단계이다.
여기서, 상기 세라믹 분말은 제올라이트(zeolite) 분말인 것이 바람직하다.
제올라이트는 다공성 물질로, 약 3.75~3.95g/cm3의 밀도를 갖는 알루미나와 약 2.65g/cm3의 밀도를 갖는 실리카와 비교하였을 때, 그 밀도가 1.0~2.0g/cm3로 낮고, 또한, 비표면적이 약 800m2/g로 흡착성능이 매우 우수한 특징이 있다.
그러므로 세라믹 분말로 제올라이트 분말을 사용하는 본 발명은 알루미나, 실리카 등 다른 종류의 세라믹 분말을 사용하는 것에 비해 경량의 다공성 세라믹 패널을 제조할 수 있으며, 또한, 이후 진행되는 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계(S120)에서 보다 많은 양의 전자파 흡수 분말이 세라믹 분말에 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성할 수 있는 효과가 있다.
이러한 세라믹 분말의 함량은 슬러리의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%인 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 10 내지 25 중량%인 것이 가장 바람직하다.
만약 세라믹 분말이 슬러리의 총 중량을 기준으로 10 중량% 미만으로 혼합되는 경우에는 기공형성제의 첨가로 형성된 전체 기공의 양이 충분치 못하여 다공성 세라믹 패널이 아닌 일반적인 세라믹 패널이 제조되는 것과 같은 문제가 있고, 이와 반대로 슬러리의 총 중량 기준으로 25 중량% 초과의 함량으로 혼합되는 경우에는 지나치게 증가된 전체 기공의 양으로 인하여 제조된 다공성 세라믹 패널의 급격한 강도 저하의 발생과 같은 문제가 있기 때문이다.
한편, 상기 표면 처리제는 세라믹 분말의 표면을 친수성에서 소수성으로 처리하기 위한 물질로, 프로필갈레이트(propyl gallate) 또는 소듐도데실설페이트(sodium dodecyl sulphate)인 것이 바람직하다. 상기 표면 처리제로 제시된 두 가지 물질 외에 다른 표면 처리제는 50중량% 이상의 시멘트 분말과 혼합시 필요로 하는 적절한 양의 기공을 형성하지 못한다.
이와 같은 표면 처리제는 친수기 부분과 소수기 부분으로 구성되어 친수성을 갖는 세라믹 분말과 함께 증류수에 혼합되면, 친수기 부분이 세라믹 분말의 표면을 둘러싸며 붙게 되고, 이에 따라 소수기 부분이 외부로 노출됨으로써, 결과적으로 세라믹 분말의 표면이 소수성을 갖도록 표면 처리한다.
이러한 표면 처리제의 함량은 슬러리의 총 중량 기준으로 0.5 내지 5 중량%인 것이 바람직하다.
이는 표면 처리제가 슬러리의 총 중량 기준으로 0.5 중량% 미만 혼합되는 경우에는 세라믹 분말에 비해 그 양이 작아서 소수성으로 표면 처리되지 못한 부분을 갖는 세라믹 분말이 존재하는 문제가 있고, 슬러리의 총 중량 기준으로 표면 처리제가 5 중량% 초과로 혼합되는 경우에는 세라믹 분말에 비해 그 양이 많아서 더 이상 붙을 수 있는 세라믹 분말이 없게 됨으로써, 세라믹 분말에 붙지 못한 표면 처리제가 슬러리 내에서 불순물로 작용하는 문제가 있기 때문이다.
한편, 본 발명은 세라믹 분말로 2종 이상의 세라믹 분말이 혼합된 혼합분말을 사용하지 않고, 1종의 세라믹 분말 즉, 제올라이트 분말만을 사용하기 때문에 이에 맞는 1종의 표면 처리제 즉, 프로필갈레이트만 사용하는 것이 가능하다.
따라서 혼합분말을 사용하였을 때에 비해 사용하는 표면 처리제의 종류가 단순할 뿐 아니라 현탁액을 제조하는 단계(S110)에서의 반응이 온도 및 ph 등의 조건으로부터 민감하지 않은 장점이 있다.
세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계(S120)는 앞서 현탁액을 제조하는 단계(S110)에서 제조한 현탁액에 전자파 흡수 분말을 넣고 혼합하여, 소수성으로 표면 처리된 세라믹 분말에 전자파 흡수 분말이 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계이다.
여기서, 상기 전자파 흡수 분말은 전자파를 흡수하는 특성을 갖는 분말로, 특히, 약 300MHz~30GHz 주파수 대역의 전자파인 마이크로파를 흡수하는 특성을 갖는 분말인 것이 바람직하다.
이와 같은 전자파 흡수 분말은 카본, 카본 블랙, 그라파이트, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유 등의 카본계열분말, 금, 은, 구리, 니켈, 주석, 코발트, 팔라듐 등의 금속분말, 철계합금분말 및 페라이트 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
제올라이트 분말에 흡착되기에 바람직한 입자의 크기는 한정된 바가 없으나, 만약 전자파 흡수 분말의 입자크기가 5㎛ 보다 크면, 분말 자체의 하중 때문에, 슬러리 내에서 혼합되어 기공 형성 단계에 도달하기도 전에 투입 즉시 침전되므로, 기공 속에 균일하게 혼합되는 것이 물리적으로 불가능하다.
이러한 전자파 흡수 분말은 대체적으로 그 중량이 증가할수록 더 많은 양의 전자파를 흡수하기 때문에 전자파 흡수율 측면에서 좋을 수 있으나, 그 중량이 어느 정도를 넘어서게 되면 오히려 전자파 흡수율이 낮아지는 문제가 있다.
또한, 전자파 흡수 분말은 불용성이기 때문에 너무 많이 넣게 되어 표면 처리된 세라믹 분말에 흡착되지 못한 전자파 흡수 물질이 슬러리 내에 많이 존재하게 되면, 이후 진행되는 기공형성단계(S200)에서 기공이 형성되는 것을 방해하는 문제가 있기 때문에, 전자파 흡수 분말은 슬러리의 총 중량 기준으로, 10 중량% 이하가 되도록 혼합되는 것이 바람직하다.
이는 전자파 흡수 분말이 과다하게 존재하게 되면 유전율이 증가하고, 전자파 흡수 분말 각각 물질 고유의 특정 한도 이상의 유전율 증가는 임피던스(impedance)의 불일치를 일으키며, 전자파를 흡수하기 보다는 전자파 반사를 야기하고, 흡수율을 낮게 한다. 이는 많은 문헌과 실험으로 이미 잘 알려진 사실이다. 따라서, 앞서 언급한 대로 전자파 흡수 분말의 함량이 슬러리의 총 중량 기준으로, 10 중량%를 초과하는 과다한 양은 기공 형성을 방해하며, 전자파 흡수 또한 방해하므로 그 양을 상기 제시된 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계(S130)는 앞서 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계(S120)에서 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성된 현탁액에 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계이다.
여기서, 상기 시멘트 분말은 칼슘 알루미네이트 시멘트 분말일 수 있으나, 특별히 이에 한정되지 않고, 일반적으로 상용되는 시멘트 분말은 모두 사용할 수 있다.
이러한 시멘트 분말은 슬러리의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상인 것이 바람직하다.
이는 시멘트 분말이 슬러리의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만으로 혼합되면, 기공의 함량이 지나치게 커지므로 강도 저하의 문제가 발생할 수 있다. 일반적인 다공성 세라믹 패널을 기공의 함량의 제곱 이하로 강도가 감소하는데 예를 들어, 기공율이 50% 이면, 강도는 1/4 수준 이하로 감소한다. 따라서 세라믹 분말이 양이 상대적으로 적어져서 기공의 양이 지나치게 감소되는 문제가 발생하지 않고 균일하게 기공이 존재하는 다공성 세라믹 패널이 형성에 영향을 미치지 않는 한도내에서 시멘트 분말이 슬러리의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상으로 첨가할 수 있다.
한편, 다공성 세라믹 패널의 강도를 증가시키고, 이후 진행되는 자가경화단계(S300)에서 슬러리의 경화시간을 단축시키기 위해, 슬러리제조단계(S100)에서 제조되는 슬러리에는 첨가제로 리튬 카보네이트(lithium carbonate)를 더 혼합되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 상기 첨가제는 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계(S130)에서 혼합되는 것이 바람직하다.
기공형성단계(S200)는 앞서 슬러리제조단계(S100)에서 제조된 슬러리를 교반기를 이용하여 교반하여 상기 슬러리의 내부에 기공을 형성하는 단계이다.
보다 구체적으로 기공형성단계(S200)는 슬러리를 교반하여 외부의 공기가 슬러리의 내부에 투입되도록 한다. 그러면 슬러리의 내부에 존재하던 세라믹-전자파 흡수 입자가 투입된 공기의 표면을 둘러싸며 붙게 됨으로써, 슬러리의 내부에 기공을 형성하게 된다.
이와 같이 기공이 형성되는 이유는, 슬러리의 내부에 투입된 공기가 소수성을 갖고, 세라믹-전자파 흡수 입자 역시 표면이 소수성으로 처리된 세라믹 분말에 전자파 흡수 분말이 흡착된 입자로 소수성을 갖기 때문이다.
즉, 기공형성단계(S200)를 통해 슬러리의 내부에 형성된 기공은 세라믹-전자파 흡수 입자가 공기의 표면을 둘러싸고 있는 형태의 기공인 것이 바람직하다.
한편, 기공의 크기, 기공의 수 및 기공의 분포도 등은 슬러리를 교반하는 시간 및 교반속도에 따라 제어될 수 있다.
자가경화단계(S300)는 앞서 기공형성단계(S200)에서 내부에 기공이 형성된 슬러리가 자가 경화하는 단계이다.
보다 구체적으로 슬러리제조단계(S100)에서 슬러리에 혼합된 시멘트 분말의 수화 반응에 의해 슬러리가 자가 경화하는 단계로, 완전한 경화가 이루어지도록 상온에서 48시간 이상 진행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명은 시멘트 분말의 수화 반응 통해 슬러리가 자가 경화하도록 함으로써, 별도의 소결 공정이 필요 없어 저가이며, 소결 공정 시 가해지는 열에 의해 전자파 흡수 분말이 분해될 우려가 전혀 없다.
이하, 본 발명을 비교 예 및 실시 예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 하기의 비교 예 및 실시 예는 본 발명의 예증을 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
실시 예1
증류수 40mL에 제올라이트(molecular Sieve 13X, Sigma-Aldrich, U.S.A) 분말 20g과 프로필갈레이트(3,4,5-(HO)3C6H2CO2CH2CH2CH3, 98% pure,Sigma-Aldrich, U.S.A) 0.6g을 넣고 혼합한 뒤, 카본분말(nano carbon, Sigma-Aldrich, U.S.A) 0.08g(슬러리의 약 0.1 중량%)을 넣고 혼합하였다. 이후, 여기에 시멘트 분말(KS L5201 standard, Tongyang Cement, Korea) 20g과 리튬 카보네이트(lithium carbonate, 99% pure,Sigma-Aldrich, U.S.A) 1g을 넣고 혼합하여 슬러리를 제조하였다.
이후, 교반기를 이용하여 상기 제조한 슬러리를 1000rpm의 교반속도로 교반해주었으며, 이후, 몰드에 부어 상온에서 48시간 자가 경화를 진행하여 7mm 두께를 갖는 다공성 세라믹 패널을 제조하였다.
실시 예2
카본분말 0.16g(슬러리의 약 0.2 중량%)을 넣어준 것을 제외하고, 실시 예1과 동일하게 진행하여 7mm 두께를 갖는 다공성 세라믹 패널을 제조하였다.
비교 예
증류수 40mL에 시멘트 분말(KS L5201 standard, Tongyang Cement, Korea) 40g을 넣고 혼합한 후, 몰드에 부어 상온에서 48시간 자가 경화를 진행하여 7mm 두께를 갖는 세라믹 패널을 제조하였다.
도 2는 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널을 보여주는 사진이고, 도 3은 본 발명의 실시 예 1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰한 SEM 사진이며, 도 4는 비교 예에 의해 제조된 세라믹 패널의 미세구조를 주사전자현미경으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널은 내부에 수많은 구형의 기공들이 분포되어 형성된 반면, 비교 예에 의해 제조된 세라믹 패널은 내부에 기공이 형성되지 않은 것을 볼 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널은 도 3과 같이 기공들이 서로 연결되어 채널을 형성하고 있는 형태의 열린 기공 구조가 아닌, 기공들이 서로 연결되지 않아서 많은 격벽들이 형성되어 있고, 형성된 격벽들이 서로 맞닿아 있는 형태의 닫힌 기공 구조를 갖는 다는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널과 비교 예에 의해 제조된 세라믹 패널을 수은 압입법(mercury porosimeter)을 통해 측정한 결과 그래프로, 가로축은 기공직경을 나타내고, 세로축은 시편의 질량 당 수은이 침투된 부피를 나타내고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널은 내부에 수많은 기공들이 형성되어 있으며, 기공들 중에서 대부분의 기공들이 수~수십㎛의 직경을 갖는 기공이라는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 비교 예에 의해 제조된 세라믹 패널은 수은이 거의 침투되지 못한 것을 통해 내부에 기공이 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예1,2에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 전자파 흡수 특성 측정한 결과 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 8.2GHz부터 12.4GHz의 주파수 대역 전체에서 실시 예1에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널과 실시 예2에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널 모두 마이크로파 흡수 특성을 갖는 다는 것을 볼 수 있다.
나아가 실시 예1보다 카본분말이 더 많이 혼합된 실시 예2가 더 낮은 반사손실(reflection loss)을 나타내는 것을 통해 실시 예2가 더 우수한 마이크로파 흡수 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명인 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 세라믹 패널의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

Claims (10)

  1. 세라믹 분말인 제올라이트 분말, 상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제, 전자파 흡수 분말 및 시멘트 분말을 혼합하여 슬러리를 제조하는 슬러리제조단계;
    상기 슬러리를 교반하여 상기 슬러리의 내부에 기공을 형성하는 기공형성단계; 및
    상기 기공이 형성된 슬러리가 자가 경화하는 자가경화단계를 포함하며,
    상기 슬러리제조단계는,
    상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말과 상기 표면 처리제를 증류수에 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말이 분산된 현탁액을 제조하는 단계;
    상기 현탁액에 상기 전자파 흡수 분말을 넣고 혼합하여 상기 표면 처리된 세라믹 분말에 상기 전자파 흡수 분말이 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자를 형성하는 단계; 및
    상기 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성된 현탁액에 상기 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리제는 프로필갈레이트(propyl gallate) 또는 소듐도데실설페이트(sodium dodecyl sulphate)인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 흡수 분말은 카본계열 분말, 금속 분말, 철계 합금 분말 및 페라이트 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트 분말은 상기 슬러리의 총 중량 기준으로 0.1 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리제는 상기 슬러리의 총 중량 기준으로 0.5 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 흡수 분말은 상기 슬러리의 총 중량 기준으로 0 중량% 초과 10 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 분말은 상기 슬러리의 총 중량 기준으로 50 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트 분말을 넣고 혼합하는 단계에서,
    리튬 카보네이트(lithium carbonate)가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널의 제조방법.
  10. 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널로서,
    세라믹 분말인 제올라이트 분말, 상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제, 전자파 흡수 분말 및 시멘트 분말을 혼합하여 생성된 슬러리를 자가 경화시켜 제조되고,
    상기 슬러리의 내부에 기공이 형성되고,
    상기 슬러리는, 상기 세라믹 분말인 제올라이트 분말의 표면을 소수성으로 처리하기 위한 표면 처리제를 증류수에 넣고 혼합하여 표면 처리된 세라믹 분말이 분산된 현탁액이 제조되고, 상기 현탁액에 전자파 흡수 분말을 넣고 혼합하여 상기 표면 처리된 세라믹 분말에 상기 전자파 흡수 분말이 흡착된 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성되고, 상기 세라믹-전자파 흡수 입자가 형성된 현탁액에 시멘트 분말을 넣고 혼합하여 제조되며,
    상기 기공은 상기 슬러리를 교반하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 특성을 갖는 다공성 세라믹 패널.
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