KR20040099329A - 고온에서 사용할 수 있는 스트론튬 펠드스파 알루미늄티타네이트 - Google Patents

고온에서 사용할 수 있는 스트론튬 펠드스파 알루미늄티타네이트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온 분야에서 사용할 수 있는 구조물에 관한 것으로 철 또는 마그네슘으로 한정화된 약 50-90중량%의 알루미늄 티타네이트(AlTiO5) 및 약 10-50중량%의 스트론튬 펠드스파(SrO(Al2O3(2SiO2)))로 필수적으로 이루어진 다공도 세라믹 물질을 포함하고, 상온 내지 1000℃의 온도 범위에 걸쳐 열팽창계수가 약 -10×10-7/℃ 내지 +15×10-7/℃이고, 500℃에서 열용량은 3.2J/㎤K 보다 크고, 약 15-50부피%, 바람직하게 40-50부피%의 다공도 및 약 평균 기공 크기가 5-50마이크로미터, 바람직하게 8-15마이크로미터로 균일한 크기의 기공 분포를 갖는다. 상기 구조물은 특히 디젤 대기가스 미립자 필터로 유용하다.

Description

고온에서 사용할 수 있는 스트론튬 펠드스파 알루미늄 티타네이트{Strontium feldspar aluminum titanate for high temperature applications}
산업부분에서 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2)는 대부분의 운전조건에서 우수한 내열충격성, 여과 효율성, 및 내구력을 갖고 있어서, 플로우-쓰로우 및 월-플로우 필터같은 고온 여과 분야에서 비용-효율적인 물질로 사용되어 왔다. 그러나, 특정 환경에서, 코디어라이트 필터는 손상에 민감하고 심각하게 파손되었다. 종종 국지적인 코디어라이트 용융을 초래하는 비조절 재생 동안 열 폭주가 발생기도 하였다. 또 다른 고장 요인은 엔진 오일, 촉매 첨가제에 의한 불순물 또는 배기가스 포트 라이너의 부식 금속이 운전 중 필터로 유입될 때 발생한다. 통상적으로, 1300℃를 초과하는 온도에서, 상기 금속들은 코디어라이트 구조물과 반응하는 산화물을 형성시킨다. 이러한 물질 흔적은 초기에 금속이 증착되어 반응하여 상기 물질들을 부식시키고 용융시키는 필터상의 작을 홀에 일반적으로 존재한다.
최근에, 디젤 미립자 필터의 제조에서 실리콘 카바이드(SiC)가 코디어라이트의 대체물로 사용되어 왔다. 그러나, SiC는 가격이 높으며 고유의 높은 열팽창계수(CTE) 및 약한 내열충격성으로 인해 갈라졌었다.
이러한 이유로 코디어라이트의 단점은 없고, 모든 장점은 가지며 고온에서도 사용하기 적합한 세라믹이 요구되어 왔다. 본 발명은 이러한 세라믹을 제공하고자 한다.
-본 발명의 요약-
본 발명은 스트론튬 펠드스파 알루미늄 티타네이트 저팽창, 내고열충격 세라믹, 이하 SAT의 발견을 기초로 한다. 본 발명의 세라믹은 스트론튬 펠드스파(SrO·Al2O3·2SiO2)(SAS) 상 및 알루미늄 티타네이트(Al2TiO5)(AT) 제2 상을 포함하며, 허니콤 구조물로 압출성형된다. AT 상 내에서 철(Fe) 또는 마그네슘(Mg) 치환으로 특히 800℃ 이상의 고온에서 분해되는 세라믹의 안정성을 향상시킬 수 있음을 발견하였다. 본 발명에서 AT내의 알루미늄에 대한 Fe 및 Mg의 동형(isormorphic) 치환은 약 0-60몰 퍼센트(%), 바람직하게 1-10몰% 범위로 제한된다.
본 발명의 구조물은 중량%로, 약 50-90% Fe 또는 Mg 안정화된 AT 및 약 10-50% SAS로 필수적으로 이루어진 제제를 갖는다. 본 발명의 장점은 낮은 열팽창계수, 내고열충격성, 큰 체적의 열용량, 상호연결성이 높은 다공도 및 큰 평균입경을 포함한다.
따라서, 상온(RT) 내지 1000℃에서 열팽창계수(CTE)는 약 -10×10-7/℃ 내지 +15×10-7/℃, 바람직하게는 상온에서 800℃는 약 -0.5×10-7/℃ 내지 +6×10-7/℃이다. 체적 열용량은 500℃에서 측정한 바로는 3.2J㎝-1K-1보다 크다. 총 다공도는 15-50부피%, 바람직하게 약 40-50부피%이고, 평균입경은 약 5-50마이크로미터, 바람직하게 약 8-15마이크로미터이다.
바람직하게 본 발명의 세라믹은 약 70-80중량%의 Fe 안정화된 AT 및 약 20-30중량%의 SAS로 필수적으로 이루어지고, -0.3×10-7/℃ 내지 +2×10-7/℃의 상온 내지 800℃에 걸쳐 열팽창계수, 약 40-45부피%의 다공도, 및 약 15-20마이크로미터의 평균입경을 갖는다.
본 발명의 세라믹은 디젤 배기가스 여과, 및 자동차의 촉매 컨버터용 월-플로우 필터와 같은 고온 적용분야에 적합하다. 본 발명의 구조물을 포함하는 월-플로우 필터는 높은 체적 열용량, 및 길이를 가로지르는 낮은 압력강하를 나타낸다. 본 발명의 세라믹은 바람직하게 입구말단 및 출구말단 및 상기 입구말단에서 출구 말단으로 확장된 다수의 셀, 다공도 벽을 갖는 셀을 갖는 허니콤 구조물로 압출성형되는데, 상기 입구 말단에서 총 셀수의 일부는 이들의 길이 일부를 따라 플러그되었고, 입구 말단에서 개방된 셀의 잔여 일부는 길이의 부분을 따라 출구 말단에서 플러그되어서, 입구 말단에서 출구 말단으로 허니콤의 셀을 통해서 통과하는 엔진 배기가스 스트림이 개방 셀을 통해 들어가고, 셀 벽을 통과하여, 출구 말단의개방 셀을 통해 구조물을 나가게된다.
본 발명은 스트론튬 펠드스파 알루미늄 티타네이트 세라믹에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 낮은 열팽창 및 내고열충격성, 적절한 다공도 및 좁은 크기의 기공 분포를 갖는 디젤 배기가스 여과 분야에서 사용되는 스트론튬 펠드스파 알루미늄 티타네이트 세라믹에 관한 것이다.
도 1A - 1B는 본 발명의 실시예 5의 스캐닝 전자현미경 사진이다.
도 2A - 2B는 본 발명의 실시예 6의 스캐닝 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 SAT 세라믹을 포함하는 월-플로우 필터를 사용하여 필터 길이를 가로지르는 낮은 압력강하를 얻을 수 있음을 증명하는 그래프이다. 실시예 5 및 6은 26.25scfm의 가스 유속을 보여준다.
본 발명은 마그네슘(Mg) 및 철(Fe) 안정화된 알루미늄 티타네이트(Al2TiO5)(AT)의 제1 상 및 스트론튬 펠드스파(SrO·Al2O3·2SiO2)(SAS)를 주로 갖는, 대부분 이중상(biphasic)인 세라믹이다. 마이너 상 또한 존재하는데, 이들은 알루미나(Al2O3) 및 티타니아(TiO2)를 포함한다. 이러한 독특한 상의 혼합은 본 발명의 구조물을 생성시키고, 거의 0인 CTE로 높은 내화성을 야기하고, 따라서, 디젤 배기가스 미립자 물질의 여과 같은 고온 적용 분야에 적합하다.
AT는 1860℃의 높은 녹는점, a-축을 따라서는 약 -26×10-7/℃, b-축을 따라서는 약 118×10-7/℃, 및 c-축을 따라서는 194×10-7/℃의 높은 비등방성 열팽창(즉, 결정 축을 따라 광범위하게 다른 팽창)을 갖는다. 심각한 비등방성은 큰 AT 그레인(grains)내에 내부 스트레스를 형성시킨다. 이는 낮은 열팽창계수에 기여하는 물질을 냉각시켜서 심각한 마이크로크랙킹을 야기한다. AT는 그레인 크기 또는 마이크로크래킹 정도에 따라 약 -3 내지 +9.7×10-7/℃의 벌크한 CTE 범위를 나타낸다. 그러나, 그레인 성장 및 이후 마이크로크랙킹이 커질수록, 낮은 강도 물질을 생성한다. 제2 상으로 SAS를 첨가하여 강도(MOR)가 증가되고 CTE 균형이 맞춰진다. 최종 복합 AT-SAS 세라믹 구조물은 마이크로크랙킹 및 거의 0에 가까운 CTE를 나타내며, 높은 내열충격성을 갖게된다. 마이크로크래킹된 바디는 대부분 음의 CTE 성분쪽으로 CTE가 치우치게 되는데 냉각시 마이크로크랙의 개방이 보통 양의 성분을 조정하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 SAT 구조물에서 상온(RT) 내지 1000℃의 온도 범위에 걸쳐 딜라토메트리(dilatometry)로 측정한 바에 의하면, CTE는 약 -10×10-7/℃ 내지 15×10-7/℃, 바람직하게 RT 내지 800℃에서 CTE는 약 -0.5×10-7/℃ 내지 +5×10-7/℃이다.
상기 AT 구조물은 800 내지 1300℃에서 구조적 불안정성을 나타내었다. Fe 또는 Mg의 동형 치환은 800℃ 이상의 분해에 대해 AT의 안정성을 강화시키기 위해서 바람직하다. 본 발명에 있어서, AT 상 내 알루미늄에 대한 Fe 및 Mg의 동형 치환은 약 0-60몰%, 바람직하게 약 1-10몰% 범위로 제한된다. 본 발명의 SAT 세라믹 조성물은 중량%로, Fe 또는 Mg로 안정화된 약 50-90% AT 및 약 10-50% SAS로 필수적으로 이루어진다. 바람직하게, 상기 조성물은 Fe 또는 Mg로 안정화된 약 70-80%의 AT 및 약 20-30%의 SAS로 필수적으로 이루어진다.
본 발명의 SAT 세라믹은 상호연결성이 높은 다공도 및 큰 평균 기공 크기를 가지며, 월-플로우 필터와 같은 고온 여과 분야에 적합하다. 따라서, 머큐리 포로시메트리로 측정한 총 다공도는 약 15-50%, 바람직하게 약 40-50%이다. 기공 크기 분포는 5-50마이크로미터, 바람직하게는 8-15마이크로미터의 평균 기공 크기로 균일하다. 또 다른 장점으로는 높은 열용량이 있다. 높은 열용량은 재생시 필터의 온도 증가 크기를 감소시키기 때문에 바람직하다. 500℃에서 측정한 열용량은 3.2J㎝-1K-1, 바람직하게는 3.7-3.7J㎝-1K-1보다 크다.
본 발명의 세라믹을 제조하는 데 적합한 방법은 미립 원료 물질과, 선택적으로 기공 형성제를 유기 바인더, 윤활제, 가소제, 및/또는 용매의 혼합물을 그린 바디로 형성시키고, 선택적으로 건조시키고, 이후 최종 생산 구조물로 형성시키기 위해 소성시키는 것이다.
SAT-형성 원료물질은 (1) SAS 및 Mg 또는 Fe 안정화 AT 상을 형성시키기 위해 반응하는 산화물 원료, 및/또는 (2) 부분적으로 또는 완전하게 미리-반응한 SAS 및 Mg 또는 Fe 안정화된 AT 분말이다. 바람직한 원료 물질은 실리카, 알루미나, 스트론튬 카보네이트, 티타니아, 철 산화물 및/또는 마그네슘 카보네이트를 포함한다. 선택적으로, 기공 형성제는 최종 생산 구조물에 큰 다공도 및/또는 조악한 평균 기공 크기를 얻을 수 있도록 포함시킬 있다. 원료물질은 가소제, 윤활제, 바인더, 및 용매를 포함하는 유리 성분과 함께 혼합시킨다. 물은 용매로 선택하여 첨가할 수 있다. 상기 혼합물은 그린 바디로 성형시키고, 선택적으로 건조시킨 후, 최종 생산 구조물을 형성시킬 수 있는 충분한 온도 및 시간에서 소성시킨다.
모든 개시 원료물질은 조성물에 알칼리 존재를 제한하도록 선택된다. 알루미나원은 다른 원료물질이 없는 충분히 높은 온도에서 가열시켜서 실질적으로 순수한 알루미늄 산화물을 만드는 분말이고, 알파-알루미나, 감마-알루미나 또는 로-알루미나와 같은 전이 알루미나, 보에마이트, 알루미늄 하이드록사이드, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 상기 알루미나의 형태는 원통형이어야하고 입자 크기는 최종 구조물에서 마이크로크래킹을 유도시킬 만큼 충분히 커야하나, 우수한 압출성형물이되도록 충분히 작아야한다. 따라서, 약 10-25마이크로미터의 입자 크기가 바람직하다.
실리카원은 점토 및 석영을 포함하나, 점토원보다 높은 소결 온도를 갖는 석영이 바람직하다. 점토 대신 석영을 사용하는 것은 상승 온도에서 최종 구조물에 다공도를 형성시키는데 기여한다. 헤마타이트(hematite)는 철 산화물로 추천된다. 루타일(rutile), 바람직하게 뉴저지, 크랜베리의 크로노스사에서 구입가능한, 약 7-15마이크로미터의 입자 크기를 갖는 Krones 3020 루타일은 티타니아 원으로 바람직하다. 알루미늄 티타네이트를 형성하는 반응은 Al3+이온이 티타늄 다이옥사이드(TiO2) 또는 티타니아로 확산될 때 발생한다. 이런 기작은 또한 실험적으로 확인되었다. TiO2원의 크기는 생산물 핵의 빠른 성장을 통한 비반응 산화물의 포획을 피하기 위해 중요하다. 비반응 산화물은 최종 소결 바디에서 상당히 높은 열팽창을 야기시킨다.
기공 형성제는 바람직한 특성 및 최적의 입자 분포를 얻기위해 필요하지 않으나 바람직하게는 다공도를 개선시키기 위해 첨가시킬 수 있다. 추천하는 기공 형성제는 콘스타치(cornstarch)이다. 콘스타치의 경우 기공 형성제의 양은 원료물질 혼합물에 대해 최대 20중량%이다. 흑연을 사용할 경우, 원료물질 혼합물의 최대 30중량%가 필요하다. 메틸 셀루로스를 소성 단계 동안 이후 태우는 유기 바인더로 사용한다. 바람직하게 올레산은 분산제로 사용된다. 소듐 스테아레이트는 소듐 오염때문에 추천하지 않는다. 디글리콜 스테아레이트를 사용할 수 있으나 통상적으로 압출성형동안 약하게 결합되어 소성 시 크랙을 형성시킨다. 디글리콜 스테아레이트를 사용한다면, 약 1-2%의 폴리에틸렌글리콜을 윤활제로 첨가하는 것이 필요하며,이는 압출성형을 개선시킨다.
본 발명의 세라믹은 구체적으로 고온 여과 분야에 특히 적합하다. 구체적으로 본 발명의 세라믹은 디젤 미립자 필터 분야에 특히 적합하다. 이러한 분야에서 원료물질 혼합물은 당 분야에서 알려진 허니콤 다수셀 구조로 압출성형시키는 것이 바람직하다. 최종 성형된 그린 허니콤 바디는 일반적으로 건조시키고 약 1480-1500℃의 최대 온도, 약 30-50시간에 걸쳐 소성시키고, 최대 온도에서 약 8-14시간 동안 유지시킨다.
필터 구조가 특정 분야에 적합한 형태 또는 기하학적 구조를 갖는 동안, 허니콤 구조물같은 다수셀 구조물인 것이 바람직하다. 허니콤 구조는 입구 및 출구말단 또는 면을 가지고, 상기 입구말단에서 출구말단으로 확장된 다수의 셀을 가지며, 상기 셀은 다공성의 벽을 갖는다. 본 발명의 필터는 약 100셀/in2(15.5셀/㎠) 내지 약 400셀/in2(62셀/㎠)의 셀 밀도를 갖는다.
월-플로우 필터를 얻기 위해서, 입구말단 또는 면에서 허니콤의 셀 부분은 당 분야에서 알려진 바와 같이 플러깅되었다. 플러깅은 다양할 수 있으나, 통상적으로는 약 5-20㎜의 깊이로 셀의 말단에만 있다. 입구말단에 상응하는 부분이 아닌 출구 말단의 셀 부분이 플러깅된다. 따라서, 각 셀은 단지 한쪽 말단만 플러깅된다. 바람직한 배열은 체스판 패턴으로 주어진 면상의 각각 다른 셀이 플러깅되는 것이다.
상업적으로 판매되는 SiC의 상대물로 견줄만하게 필터의 길이를 가로지르는 낮은 압력 강하 및 엔진에 대해서 낮은 역압을 나타내는 월-플로우 디젤 배기가스 미립자 필터를 본 발명에서 제조하였다. 상기 필터를 가로지르는 압력강하는 디젤 미립자 필터의 벽에 축적된 탄소를 포함하는 수트에 의한 것이다. 축적된 수트의 양이 증가할 수록, 필터 벽 및 탄소 수트 층을 통하는 배기가스의 흐름에 대한 저항력이 점진적으로 증가하게된다. 이러한 흐름에 대한 저항력은 필터 길이를 가로질러 측정할 수 있는 압력 강하로 분명해지며, 엔진에 대한 역압이 증가됨을 초래한다.
다른 장점은 자동차 엔진에서 배기가스에 의해 수행되는 금속 산화물 "재" 입자와의 반응 감소이다. 금속 산화물 "재" 입자는 연소되지 않으며, 따라서, 재생 단계 동안 제거되지 않는다. 산업적으로 존재하는 문제는 재생 과정 동안 온도가 충분히 높게 도달하면, 재가 필터물질로 소결되거나 심지어는 필터 물질과 반응하여 부분적인 용융을 야기시킨다. 실험을 통해 AT 상의 존재가 본 발명의 세라믹을 포함하는 필터 바디에서 재에 대한 저항성을 증가시킴을 보여주었다. 또한, 본 발명의 세라믹은 재생 동안 필터에서 온도 증가 정도를 줄이도록 높은 열 용량을 가지고 있다. 재생 동안 필터에서 온도가 낮을 수록 금속 산화물 재의 소결이 감소되고, 필터와 재의 반응이 줄어서, 필터의 수명이 증가된다.
비록 바람직한 분야가 디젤 미립자 필터이나, 본 발명의 세라믹은 자동차 플로우-쓰로우 기판으로도 동일하게 적합하다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 위해서, 압출 허니콤의 한정되지 않는 실시예를 표 1 및 2에 나타내었다. 표 1은 본 발명에 따른 조성물 및 최종적인 상의 조립 실시예를 나타내었다. 표 2는 본 발명의 샘플에서 측정한 물리적 특성을 나타내었다. 모든 부분, 일부 및 퍼센티지는 다른 언급이 없는 한 총 원료물질 무게를 기초로한다.
분산제로 사용한 올레산을 나머지 건조 원료물질 및 유기 성분을 첨가하기 전 약 10-15분 동안 실리카와 혼합하였다. 최종 혼합물을 계속 혼합하여 균질화시켰다. 증류수를 충분한 양으로 점차 첨가하여 멀러(muller)에서 혼합물에 가소성을 첨가한다. 반죽 단계 후, 혼합된 성분들을 다이를 통해서 약 100 내지 200평방 셀 및 약 0.010 내지 0.025인치의 두께 벽을 갖는 허니콤 바디로 압출성형시킨다. 상기 형성 바디는 이후 바람직한 길이로 자르고 85℃ 오븐에서 건조될 때까지 가열시킨다.
상기 샘플들을 20-40℃/hr 범위의 속도로 다양한 온도 간격에 걸쳐서 1485-1500℃의 최대 온도까지 30-50시간 동안, 전자로에서 소성시키고, 최대 온도에서 약 8-14시간동안 유지시켜서 최종 생산물 구조를 전재시키고, 로의 전원을 차단하여 냉각시킨다.
표 2는 실시예에서 측정된 물리적 특성을 나타낸다. 상 조립은 분말 x-선 회절분석으로 결정하였다. 선택된 샘플의 다공도 및 기공 크기를 머큐리 포로시메트리로 결정하였다. 총 다공도는 부피%로 나타내었고 기공 기크는 마이크로미터로 나타내었다. 상온(RT) 내지 800℃ 및 1000℃에서 평균 열팽창계수는 딜라토미터(dilatometer)를 사용하여 측정하였고 10-7/℃로 기록하였다.
상온 내지 1000℃의 온도 범위에 걸쳐 열팽창계수가 약 -10×10-7/℃ 내지 +15×10-7/℃, 바람직하게 RT에서 800℃의 온도 범위에 걸친 열팽창계수는 약 -0.5×10-7/℃ 내지 +6×10-7/℃였다. 도 1A-B 및 2A-B에는 스캐닝 전자현미경으로 관찰한 실시예 5 및 실시예 6의 미세구조를 나타내었다. 다공도 분포는 실질적으로 균일하고 일반적으로 약 15-50%, 바람직하게 약 40-50%이고, 잘 연결된 기공 구조를 갖고 있다. 평균 기공 크기는 전반적으로 약 5-50마이크로미터, 바람직하게 약 8-15마이크로미터였다. 본 발명의 구조물의 이러한 특성은 도 3에 나타낸 실험 테스트에서 낮은 역압을 유도하였다. 여기서ㅣ는 실시예 5 및 실시예 6에서 g/ℓ수트 적재 및 26.25scfm(standard cubic feet per minute) 유속에 따른 Kpa의 압력강하로 기술하였다.
동시에 가장 바람직한 AT 및 SAS의 결합은 Fe로 안정화된 80중량%의 AT 및 20중량%의 SAS이며, 실시예 5 및 실시예 5에 기술한 바와 같이, 상온에서 800℃의 온도 범위에 걸친 열팽창계수는 약 -0.3×10-7/℃ 내지 +2×10-7/℃, 약 40-45부피%의 다공도, 약 15-20마이크로미터의 평균 기공 크기를 갖는다.
본 발명을 특정 설명 및 실시예를 통해 구체적으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않는 범위로 사용할 수 있음은 자명하다.
샘플의 화학 조성
실시예 1 2 3 4 5 6
원료물질 또는 기공 형성제
실리카 11.38 6.5 5.4 5.4 6.5 6.5
알루미나 1 9.69 5.54 4.6 4.6 -- 5.54
알루미나 2 -- -- -- 36.22 49.01 43.47
알루미나 3 35.32 43.47 36.22 -- -- --
스트론튬 카보네이트 13.39 7.96 6.6 6.6 7.96 7.96
철 산화물 1.63 2.0 1.7 1.7 2.0 2.0
티타니아 28.05 34.35 28.76 28.76 34.53 34.35
콘스타치 -- -- 16.67 -- -- --
흑연 -- -- -- 16.67 -- --
바인더, 윤화제, 및 용매
메틸 셀루로스 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
올레산 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
폴리에틸렌글리콜 1.0 1.0 1.0 1.0 -- --
몰 21.4 21.4 28.5 27.5 20.0 19.0
소성 조건
로 타입 전기 전기 전기 전기 전기 전기
최대 온도(℃) 1500 1485 1485 1485 1485 1485
유지 시간(시간) 8 8 8 8 8 8
샘플의 특성
실시예 1 2 3 4 5 6
상 조립
Fe로 안정화된 AT(wt.%) 65 80 80 80 80 80
Fe 몰% 3 3 2.2 2.2 3 3
SAS(wt.%) 35 20 20 20 20 20
특성
평균 CTE(RT-800℃)(10-7/℃) -4.8 -0.9 3.5 -4.0 2.0 -0.3
평균 CTE(RT-1000℃)(10-7/℃) 4.0 8.0 12.0 2.0 13.0 6.0
평균 기공 크기(마이크로미터) 29 26 15 12 15 17
총 다공도(부피%) 34 34 40 25 41 44

Claims (10)

  1. 약 50-90중량%의 알루미늄 티타네이트(AlTiO5) 및 약 10-50중량%의 스트론튬 펠드스파(SrO·Al2O3·2SiO2)로 필수적으로 이루어진 다공도 세라믹 물질을 포함하며,
    여기서 상기 알루미늄 티타네이트는 철(Fe) 또는 마그네슘(Mg)에 의해 안정화되며, 상기 알루미늄 타타네이트 상으로 치환되는 철 또는 마그네슘은 0-60몰%이고;
    상온 내지 1000℃의 온도 범위에 걸쳐 열팽창계수가 약 -10×10-7/℃ 내지 +15×10-7/℃이고, 500℃에서 열용량은 3.2J/㎤K 보다 크고, 약 15-50부피%의 다공도 및 약 평균 기공 크기가 5-50마이크로미터로 균일한 크기의 기공 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 구조물
  2. 제1항에 있어서, 상기 철 또는 마그네슘은 약 1-10몰%의 범위로 알루미늄 티타네이트에 치환되는 것을 특징으로 하는 구조물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상온에서 800℃의 온도 범위에 걸친 열팽창계수는 약 -0.5×10-7/℃ 내지 +6×10-7/℃인 것을 특징으로 하는 구조물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다공도는 약 40-50부피%인 것을 특징으로 하는 구조물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 평균 기공 크기는 약 8-15마이크로미터인 것을 특징으로 하는 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 세라믹은 약 70-80중량%의 철로 안정화된 알루미늄 티타네이트 및 약 20-30중량%의 스트론튬 펠드스파로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열팽창계수는 상온에서 800℃의 온도 범위에 걸쳐 약 -0.3×10-7/℃ 내지 +2×10-7/℃인 것을 특징으로 하는 구조물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구조물은 입구 말단, 출구 말단, 및 입구 말단에서 출구 말단으로 확장된 다수의 셀을 갖는 허니콤 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 구조물.
  9. 다공도 세라믹 물질로 구성된 플러그된, 월-플로우 허니콤 필터 바디를 포함하고 정면 입구 말단에서 이의 출구 말단으로 상기 바디를 가로지르는 다수의 평행 말단-플러그된 셀 채널을 포함하며,
    여기서, 상기 세라믹은 50-90중량%의 알루미늄 티타네이트(AlTiO5) 및 약 10-50중량%의 스트론튬 펠드스파(SrO·Al2O3·2SiO2)로 필수적으로 이루어지며,
    상기 알루미늄 티타네이트는 철(Fe) 또는 마그네슘(Mg)에 의해 안정화되고, 상기 알루미늄 티타네이트 상으로 치환되는 철 또는 마그네슘은 0-60몰%이며,
    상온 내지 1000℃의 온도 범위에 걸쳐 열팽창 계수가 약 -10×10-7/℃ 내지 +15×10-7/℃이고, 500℃에서 열용량은 3.2J/㎤K 보다 크고, 약 15-50부피%의 다공도 및 평균입경이 약 5-50마이크로미터로 균일한 크기의 기공 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 디젤 배기가스 입자 필터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 철 또는 마그네슘은 약 1-10몰%의 범위로 알루미늄 티타네이트에 치환되는 것을 특징으로 하는 구조물.
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