KR20070050983A - 금속 카바이드 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 카바이드 조성물에 관한 것이며, 또한 이로 한정되는 것은 아니지만, Si, Ti, W, Hf, Zr, V, Cr, Ta, B, Nb, Al, Mn, Ni, Fe, Co, 및 Mo를 포함하는 상이한 금속의 산화물을 구형 또는 필라멘트상 나노 구조 카본과 물리적으로 혼합하고, 금속 산화물이 카본과 반응하여 상이한 금속 카바이드를 형성하는 특정의 온도 범위(900 내지 1900℃)로 유도적으로 가열하는 단일 단계를 통해서 금속 카바이드를 합성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 생성되는 금속 카바이드에 출발 카본 전구체의 본래의 형상을 유지시킨다. 이러한 방법은 또한 고도의 결정상 금속 나노-카바이드를 생성시킨다. 금속 카바이드 생성물은 고온 열전기 소자, 양자 우물, 광전자 소자, 반도체, 개인 보호장구, 차량 보호장구, 및 촉매에 적용될 수 있으며, 금속, 예컨대, 알루미늄 및 그 밖의 합금중의 불연속 보강제로서 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 금속 카바이드의 생산에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 금속 산화물을 카본 공급원과 혼합하고 신규한 유도 가열 공정을 이용하여 금속 카바이드로 전환시키는 단일 단계 공정을 통해서 몇 가지 카본 재료로부터 금속 카바이드를 생성시키는 것에 관한 것이다.
본 기술 분야의 종래 기술에 따르면, 금속 카바이드는 카본 함유 가스로부터의 카본을 금속 산화물 상에 열분해적으로 침착시키는 다중 단계 공정으로 생산되고 있다. 생성되는 복합체는 후속하여 1200℃ 이상의 높은 온도에서 수 시간 동안 저항 가열함으로써 불활성 대기 중에서 환원시켜 금속 카바이드를 생성시킨다.
한 종래기술에서는 단일 단계 공정을 교시하고 있다[문헌: J. Mat. Sci 33 (1998) 1049-1055]. 그러나, 이러한 참고 문헌은 또한 연장된 시간으로 저항 가열을 사용하고 있다. 이러한 종래 기술 공정에서, 생산된 금속 카바이드의 입자 크기는 출발 재료에 크기에 비해서 증가하며, 전환은 생성되는 생성물에서의 EDS에 의해서 나타나는 잔류 산소의 존재에 의해서 입증되는바 덜 완전하다.
본원의 전체에 걸쳐서 하기 용어는 다음과 같이 정의된다:
1. "형상"은 금속 카바이드 생성물의 카본성 반응물의 크기 및 모양을 설명하는데 사용된다.
2. "TEM"-(투과 전자현미경: Transmission Electron Microscopy)은 형상을 도시하는데 사용된다.
3. "XRD"-(X-레이 회절:X-Ray Diffraction)은 결정구조 및 결정상을 정의하는데 사용된다.
4. STEMEDS,EDS-(전자 회절 분석: Electron Diffraction Spectroscopy)는 마이크로스케일 원소 분석을 위해서 이용된다.
본 출원인의 실험과정 중에, 출원인은 생성물이 카본 코어를 코팅하고 있는 금속 카바이드일 것으로 예측하였다. 추가로 설명되는 바와 같이, 예상 밖의 생성물은 카본 전구체의 형상을 유지하고 있는 전체 금속 카바이드 생성물의 조성물이었다.
발명의 간단한 요약
본 발명에서는, 이로 한정되는 것은 아니지만, Si, Ti, W, Hf, Zr, V, Cr, Ta, B, Nb, Al, Mn, Ni, Fe, Co 및 Mo를 포함하는 상이한 금속의 산화물을 상이한 구형(20nm)의 또는 섬유상(60nm) 나노 구조 카본 전구체와 물리적으로 혼합하고, 900 내지 1900℃의 온도 범위로 유도적으로 가열시켜 금속 산화물을 카본과 반응시켜서 상이한 금속 카바이드를 형성시키는, 단일 단계 공정을 통한 금속 카바이드의 합성 방법이 제공된다. 이러한 반응은 출발 카본 전구체의 본래 형상을 생성된 금속 카바이드 중에서 유지시킨다. 생성된 금속 나노-카바이드는 또한 고도의 결정 상이다. 이들 입자의 대부분은 금속 카바이드의 단일 결정이다. 이러한 공정에서의 금속 카바이드로의 전환율은 80% 초과이며, 나머지는 전환되지 않은 과량의 카본을 포함한다.
또 다른 적용에 따르면, 나노구조 SiC(및 그 밖의 카바이드)는 알루미늄 및 그 밖의 합금에 불연속 보강제로서 이용될 것이다. 그렇게 함에 있어서, 나노구조 SiC는 나노 크기의 구형 카바이드일 것이며, 이는 응력 집중을 최소화시킬 것이다. 중간 또는 고 구조 카본 블랙 응집체와 동일한 모양일 수 있으며 크랙 경로 굴곡을 증가시키며 크랙(crack)을 트랩(trap)할 수 있는 분지형 나노 크기 카바이드 응집체를 또한 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 고도의 결정상 필라멘트상 나노 금속 카바이드를 생성시키는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 생성되는 금속 카바이드내에 카본 전구체의 형상이 유지되는 나노 금속 카바이드를 생성시키는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 유도 가열 공정을 이용하여 금속 카바이드를 생성시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 EDS에서의 산소(O)의 부재 및 XRD에서의 어떠한 다른 상의 부재에 의해서 입증되는 바와 같이 MOx를 금속 카바이드로 완전히 전환시킴으로써 금속 카바이드를 생성시키는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 금속 카바이드의 생산을 위한 반-연속 또는 연속 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 종래 기술의 금속 카바이드가 적용되는 곳에 사용될 수 있는 금속 카바이드 생성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 수소화 촉매에서 귀금속을 대체시킬 것으로 예상되는 금속 카바이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 크기 요건에 의해서 종래 기술의 금속 카바이드의 사용이 제한되는 특정의 나노-스케일 적용에 이용되는 나노-필라멘트 카바이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은, 이로 한정되는 것은 아니지만, 고온 열전기 소자, 양자 우물(quantum well), 광전자 소자, 반도체, 개인 방호장비(body armour), 차량 방호장비, 촉매, 불연속 보강제, 구조적 보강제에 적용되며, 내마모성을 개선시키고, 내식성을 제공하며, 고온 안정성을 향상시키고, 내방사선성을 제공하고, 열전도성을 증가시키는 금속 카바이드 생성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 불연속 보강제가 알루미늄과 그 밖의 합금에 존재하여 응력집중을 최소화시키고 분지된 나노-크기 카본 응집체가 크랙 경로 굴곡을 증가시키며 크랙을 트랩하는 금속 카바이드 생성물을 제공하는 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 특성, 목적 및 이점에 대한 추가의 이해를 위해서, 유사한 참조 번호가 유사한 성분을 나타내고 있는 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설명을 참조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 금속 카바이드 생산과 연관된 일반적인 화학 및 조건을 도 시하고 있다.
도 2는 본 발명의 금속 카바이드 생산 장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에서 금속 카바이드를 생산하고 수거하는 반-연속적 과정을 수행하는 금속 카바이드 생산 장치의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 공정에서 사용된 전구체 카본 블랙의 형상을 나타내는 TEM이다.
도 5는 본 발명에서 카본블랙으로부터 합성된 B4C의 TEM이다.
도 6은 본 발명의 공정에서 사용된 전구체 카본 나노섬유(nanofiber)의 형상을 나타내는 TEM이다.
도 7은 본 발명의 공정에 의해서 생산된 몰리브덴 카바이드의 TEM이다.
도 8은 본 발명의 공정에 의해서 생산된 SiC 섬유의 표면상의 SiC 결정의 TEM이다.
도 9는 본 발명의 공정에 의해서 생산된 TiC의 TEM이다.
도 10은 본 발명의 공정에서 카본 블랙으로부터 유도된 금속 카바이드의 XRD 스펙트럼이다.
도 11은 본 발명이 공정에서 카본 나노섬유로부터 유도된 금속 카바이드의 XRD 스펙트럼이다.
표 1은 도 10 및 도 11의 XRD 스펙트럼중의 메이저 상과 마이너 상을 나타내고 있다.
바람직한
구체예에
대한 상세한 설명
단일 단계 공정을 통해서 카본 재료로부터 금속 카바이드를 생산하는데 있어서, 도 1 내지 도 11 및 표 1이 참조로 기재되어 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 전체는, 예를 들어, 다른 물질 중에서도 실리콘, 티탄 및 몰리브덴 카바이드를 생산하는 합성 방법에 관한 것이다. 공정은 상이한 금속, 예를 들어, Si, Ti, W, Hf, Zr, V, Cr, Ta, B, Nb, Al, Mn, Ni, Fe, Co, 및 Mo의 산화물이 상이한 구형 또는 필라멘트상 나노구조 카본과 물리적으로 혼합되는 단일 단계를 포함한다. 구형의 카본 입자 직경은 8 내지 200nm이며, 필라멘트상 카본 직경은 1 내지 200nm이다. 혼합물은 900 내지 1900℃의 특정의 온도범위로 유도적으로 가열되어서 금속 산화물이 카본과 반응하여 상이한 금속 카바이드를 형성시킨다. 이러한 공정의 이용에 의해서, 카본 전구체의 본래의 형상이 생성되는 금속 카바이드에서 유지된다. 생성된 카바이드는 고도의 결정상이다. 금속 카바이드로의 이러한 공정의 전환율은 80% 초과이며 나머지는 비전환된 과량의 카본을 포함한다.
이하 기재되는 사항은 실시예 1에서 실리콘 산화물을 나노카본 전구체와 혼합하고; 실시예 2에서 티탄 산화물을 나노카본 전구체와 혼합하며; 실시예 3에서 몰리브덴 산화물을 나노카본 전구체와 혼합하고; 실시예 4에서 붕소 산화물을 나노카본 전구체와 혼합하는 실험 실시예들이다.
실험
실시예
실시예
1
SiO
2
+ 3C- →SiC +2CO
실리콘 산화물 분말을 10g의 이산화실리콘과 전구체로서 6g의 나노 카본을 사용하여 제조하였다. SiO2 분말의 평균 입자 크기는 약 40um이며 비표면적은 5m2/g이며, 카본 공급원은 카본 블랙(CDX975, 253m2/g, 평균 입자 크기 21nm) 또는 필라멘트상 나노 카본(68.5m2/g, 평균 직경 70nm)중 하나였다. 먼저, 카본 공급원과 이산화실리콘 둘 모두를 잘 배합될 때까지 스파툴라(spatula) 또는 볼 밀(ball mill)중 하나를 사용함으로써 물리적으로 혼합하였다. 혼합물을 이어서 흑연 도가니에 넣고, 유도 코일 내에 위치한 석영용기의 내부에 넣었다. 용기를 1SLM의 유속으로 Ar 가스로 퍼징시켰다. 퍼징 30분 후에, 흑연 도가니의 온도를 30분에 걸쳐서 1400℃로 증가시키고, 요구된 온도에서 15분 미만 동안 고정시켰다. 흑연 도가니를 이어서 Ar 흐름하에 냉각시켰다. 생성된 샘플의 XRD 패턴은 형성된 분말의 입자가 육방 단상 실리콘 카바이드 입자임을 나타냈다. 투과 전자현미경은 CB로부터 유도된 생성물에 대해서 20 내지 100nm의 입자 크기 범위를 나타냈으며, 필라멘트상 나노 카본은 전구체 카본의 형상과 부합되는 형상의 실리콘 카바이드로 완전히 전환되었다. 본 발명에서 생성된 실리콘 카바이드의 (잔류 카본을 제거하기 위한) 열중량 분석은 약 95%의 전환율을 나타냈다. STEMEDS는 실리콘 카바이드 입자가 매우 순수함을 입증하였다.
실시예
2
TiO
2
+ 3C- →
TiC
+ 2CO
티탄 카바이드 분말을 13.33g의 이산화티탄과 전구체로서 6g의 나노카본을 사용하여 합성하였다. TiO2 분말의 평균 입자크기는 약 32nm이고 비표면적은 45m2/g이며, 카본 공급원은 카본 블랙(CDX975, 253m2/g, 평균 입자 크기 21nm) 또는 필라멘트상 나노카본(68.5m2/g, 평균 직경 70nm)중 하나였다. 먼저, 카본 공급원과 이산화티탄 둘 모두를 잘 배합될 때까지 스파툴라(spatula) 또는 볼 밀(ball mill)중 하나를 사용함으로써 물리적으로 혼합하였다. 혼합물을 이어서 흑연 도가니에 넣고, 유도 코일 내에 위치한 석영용기의 내부에 넣었다. 용기를 1SLM의 유속으로 Ar 가스로 퍼징시켰다. 퍼징 30분 후에, 흑연 도가니의 온도를 30분에 걸쳐서 1400℃로 증가시키고, 요구된 온도에서 15분 미만 동안 고정시켰다. 흑연 도가니를 이어서 Ar 흐름 하에 냉각시켰다. 생성된 샘플의 XRD 패턴은 형성된 분말의 입자가 입방 단상 티탄 카바이드 입자임을 나타냈다. 투과 전자현미경은 CB로부터 유도된 생성물에 대해서 20 내지 100nm의 입자 크기 범위를 나타냈으며, 필라멘트상 나노카본은 전구체 카본의 형상과 부합되는 형상의 티탄 카바이드로 완전히 전환되었다. STEMEDS는 티탄 카바이드 입자가 매우 순수함을 입증하였다.
실시예
3
Mo
2
O
3
+ 4C- →
Mo
2
C
+ 3CO
몰리브덴 카바이드 분말을 24g의 이산화몰리브덴과 전구체로서 6g의 나노카 본을 사용하여 합성하였다. Mo2O3 분말의 평균 입자크기는 약 20-40nm이고 비표면적은 48m2/g이며, 카본 공급원은 카본 블랙(CDX975, 253m2/g, 평균 입자 크기 21nm) 또는 필라멘트상 나노카본(68.5m2/g, 평균 직경 70nm)중 하나였다. 먼저, 카본 공급원과 이산화몰리브덴 둘 모두를 잘 배합될 때까지 스파툴라(spatula) 또는 볼 밀(ball mill)중 하나를 사용함으로써 물리적으로 혼합하였다. 혼합물을 이어서 흑연 도가니에 넣고, 유도 코일 내에 위치한 석영용기의 내부에 넣었다. 용기를 1SLM의 유속으로 Ar 가스로 퍼징시켰다. 퍼징 30분 후에, 흑연 도가니의 온도를 30분에 걸쳐서 1350℃로 증가시키고, 요구된 온도에서 15분 미만 동안 고정시켰다. 흑연 도가니를 이어서 Ar 흐름 하에 냉각시켰다. 생성된 샘플의 XRD 패턴은 형성된 분말의 입자가 육방 단상 몰리브덴 카바이드 입자임을 나타냈다. 투과 전자현미경은 CB로부터 유도된 생성물에 대해서 20 내지 100nm의 입자 크기 범위를 나타냈으며, 필라멘트상 나노카본은 전구체 카본의 형상과 부합되는 형상의 몰리브덴 카바이드로 완전히 전환되었다. STEMEDS는 몰리브덴 카바이드 입자가 매우 순수함을 입증하였다.
실시예
4
2B
2
O
3
+ 7C- →B
4
C + 6CO
붕소 카바이드 분말을 14g의 붕소 산화물과 전구체로서 8.4g의 나노카본을 사용하여 합성하였다. B2O3 분말의 평균 입자크기는 약 40um이고 비표면적은 5m2/g 이며, 카본 공급원은 카본 블랙(CDX975, 253m2/g, 평균 입자 크기 21nm) 또는 필라멘트상 나노카본(68.5m2/g, 평균 직경 70nm)중 하나였다. 먼저, 카본 공급원과 붕소 산화물 둘 모두를 잘 배합될 때까지 스파툴라(spatula) 또는 볼 밀(ball mill)중 하나를 사용함으로써 물리적으로 혼합하였다. 혼합물을 이어서 흑연 도가니에 넣고, 유도 코일 내에 위치한 석영용기의 내부에 넣었다. 용기를 1SLM의 유속으로 Ar 가스로 퍼징시켰다. 퍼징 30분 후에, 흑연 도가니의 온도를 30분에 걸쳐서 1300℃로 증가시키고, 요구된 온도에서 15분 미만 동안 고정시켰다. 흑연 도가니를 이어서 Ar 흐름 하에 냉각시켰다. 생성된 샘플의 XRD 패턴은 형성된 분말의 입자가 육방 단상 붕소 카바이드 입자임을 나타냈다. 투과 전자현미경은 CB로부터 유도된 생성물에 대해서 20 내지 100nm의 입자 크기 범위를 나타냈으며, 필라멘트상 나노카본은 전구체 카본의 형상과 부합되는 형상의 몰리브덴 카바이드로 완전히 전환되었다.
도 1 내지 도 11 및 표 1을 참조하면, 도 1은 본 발명과 관련된 화학 및 조건을 도시하고 있다:
xC
+
M
y
O
(x-1)
→
M
Y
C
+ (x-1)CO,
여기서, M은 이로 한정되는 것은 아니지만, Si, B, Ta, Zr, Cr, V, W, Hf, Ti 및 Mo를 포함하는 군으로부터 선택된다. 반응은 금속 산화물과 나노카본의 균일 혼합물이 900 내지 1900℃에서 유도적으로 가열되고 불활성 가스 흐름 하에 1 내지 30분 동안 그곳에서 고정시켰다.
도 1에 기재된 금속 카바이드를 생성시키는 배치 및 반연속적 수단이 도 2 및 도 3에 각각 개략적으로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 장치는 실시예 1 내지 실시예 4에서 사용되었다.
도 2는 배치 방식으로 실시되는 금속 카바이드 실험 과정에 대한 개략도이다. 도 2에서, 산업 분야에서 일반적으로 공지된 형태의 수정 반응기(14)내로 유입되는 아르곤 가스(화살표 12)를 예시하고 있으며, 그러한 반응기는 유도 코일(18)에 둘러싸인 흑연 도가니(16)를 함유한다. 금속 산화물과 카본(20)을 흑연 도가니(16) 내에 넣는다. 혼합물을 이어서 유도 코일(18)을 통해서 900 내지 1900℃ 사이의 온도로 가열한다. 아르곤 가스를 배출(화살표 22)시키고, 생성되는 금속 카바이드를 수거를 위해서 도가니(16)에 유지시킨다.
도 3은 금속 카바이드의 반-연속적 또는 연속적 생산에 대한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 금속 카바이드 분말은 수정 반응기(14)를 사용함으로써 반-연속적으로 합성될 수 있다. 수정 반응기(14)는 금속 산화물 및 카본 혼합물(20)을 함유할 수 있는 흑연 도가니(16)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 혼합물을 가열하기 위한 수정 반응기를 둘러싸는 유도 코일(18)이 또한 포함될 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 반-연속적 공정에서, 미리 혼합된 금속 산화물과 카본 전구체(31)를 함유하는 공급기(30)가 제공된다. 아르곤 가스(화살표 12)가 공급기(30) 중의 금속 산화물과 카본 공급원(31)의 혼합물 내로 도입되며, 혼합물은 흑연 도가니(16)내로 공기학적으로 수송되고, 그 도가니에서 900 내지 1900℃의 요구된 온도로 유도 코일(18)에 의해서 가열되고, 그곳에서 1 내지 30분 동안 고정된다. 수거 기(34)가 제공되며, 생성된 금속 카바이드가 진공 라인(35)을 통해 도가니(16)로부터 수거를 위해서 그러한 수거기에 운반된다. 수정 반응기는 1SLM의 유속으로 아르곤 가스(12)로 퍼징된다. 이러한 공정은 반복되어 반응기 시스템의 개방 없이 금속 카바이드의 반-연속적 생산을 달성시킬 수 있다.
도 4 내지 도 9는 상기 실시예 1 내지 4에서 사용되고 생성된 카본 반응물(4,6) 및 카바이드 생성물(5, 7-9)의 형상을 도시하는 투과 전자현미경사진이다.
도 4는 기재된 실험에서 전구체로서 사용되는 나노카본 블랙의 형상을 도시하는 TEM이다. 이러한 카본 블랙은 평균 입자 크기가 21nm인 CDX-975(Columbian Chemicals Co.)이다.
도 5는 도 4에 도시된 카본 블랙으로부터 실시예 4에 기재된 바와 같이 생산된 붕소 카바이드(B4C)를 도시하는 TEM이다.
도 6은 실험 1 내지 4에서 사용되는 카본 나노섬유 전구체를 도시하는 TEM이다. 이러한 물질은 질소표면적이 68m2/g이고 평균 섬유 직경이 70nm이다.
도 7은 도 6에 도시된 카본 나노섬유로부터 실시예 3에 기재된 바와 같이 제조된 몰리브덴 카바이드 섬유의 TEM이다. 섬유 표면에 유착된 Mo2C 결정의 존재를 주시해야 한다.
도 8은 도 6에 도시된 카본 나노섬유로부터 실시예 1에 기재된 바와 같이 생산된 SiC 섬유의 TEM을 도시하고 있다. STEM/EDAX 분석은 본 생성물에 잔류 산소가 존재하지 않음을 나타내어, 카바이드로의 완전한 전환을 나타내고 있다.
도 9는 도 6에 도시된 카본 나노섬유로부터 실시예 2에 기재된 바와 같이 생산된 TiC 섬유의 TEM이다. STEM/EDAX 분석은 본 생성물에 잔류 산소가 존재하지 않음을 나타내어, 카바이드로의 완전한 전환을 나타내고 있다.
"XRD 스펙트럼의 메이저 상과 마이너 상의 확인"이라는 제목의 표 1을 참조하면, XRD 분석은 실험 1 내지 4로부터의 샘플에 대해서 수행되었다. 3개의 샘플(A-31077, A-31078 및 A-31079)은 카본 블랙으로부터 유도된 상이한 금속 카바이드(CDX975, A027276)이지만, 샘플 A-31080, A-31081 및 A-31082는 카본 나노섬유로부터 유도된 유사한 금속 카바이드(샘플 A-30887)였다. CB로부터 유도된 금속 카바이드로부터의 XRD 스펙트럼이 도 10에 도시되어 있으며, 섬유로부터 유도된 금속 카바이드로부터의 스펙트럼이 도 11에 도시되어 있다. 피크의 매칭은 두 출발 물질로부터 생산된 카바이드상에 차이가 없음을 나타내고 있다. XRD 스펙트럼중의 메이저 성분 피크와 마이너 성분 피크의 목록이 표 1에 기재되어 있다. 이러한 결과는 각각의 카바이드로의 출발 물질의 기본적으로 완전한 전환을 입증하고 있다.
표 1
| 샘플 | 메이저 상 | 마이너 상 |
| A-31077, A-31081 | SiC | 흑연(플레이크, 그래프, CB) |
| A-31078, A-31082 | TiC 또는 Ti8C5 | |
| A-31079, A-31080 | Mo2C | MoC, Mo |
상기된 구체예는 단지 예시하기 위해서 기재되는 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.
Claims (32)
- 금속 산화물과 나노-카본 전구체의 반응으로부터 생성되는 금속 카바이드 조성물.
- 제 1항에 있어서, 금속 산화물이 Si, Ti, W, Hf, Zr, Cr, Ta, B, V, Nb, Al, Mn, Ni, Fe, Co, 및 Mo의 금속 산화물 군으로부터 선택되는 금속 카바이드 조성물.
- 제 1항에 있어서, 나노-카본이 구형 또는 섬유상 나노 구조 카본을 포함하는 금속 카바이드 조성물.
- 제 3항에 있어서, 구형 카본 입자 직경이 8 내지 200nm 범위인 금속 카바이드 조성물.
- 제 3항에 있어서, 필라멘트상 카본 직경이 1 내지 200nm 범위인 금속 카바이드 조성물.
- 제 1항에 있어서, 금속 산화물과 나노-카본 전구체가 900 내지 1900℃의 온도 범위로 유도적으로 가열되는 금속 카바이드 조성물.
- 제 6항에 있어서, 금속 산화물과 나노-카본 전구체의 가열이 유도로induction furnace)에서 달성되는 금속 카바이드 조성물.
- 900 내지 1900℃ 온도의 유도로에서 금속 산화물과 필라멘트상 또는 구형의 나노-카본 전구체를 반응시킴으로써 생성되는 금속 카바이드 조성물.
- 제 8항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 고도의 결정상 필라멘트상 나노 금속 카바이드인 금속 카바이드 조성물.
- 제 8항에 있어서, 금속 카바이드로의 전환이 실질적으로 완전한 금속 카바이드 조성물.
- 제 8항에 있어서, 나노 금속 카바이드가 카본 전구체의 크기 및 형상을 실질적으로 유지하고 있는 금속 카바이드 조성물.
- 제 8항에 있어서, 금속 산화물이 Si, Ti, W, Hf, Zr, Cr, Ta, B, V, Nb, Al, Mn, Ni, Fe, Co 및 Mo를 포함하는 금속 산화물 군으로부터 선택되는 금속 카바이드 조성물.
- 금속 산화물을 카본 전구체와 혼합하고, 혼합물을 유도로에서 가열하여, 생 성되는 금속 산화물이 어떠한 잔류 산소 없이 MOx로부터 완전히 전환되게 하는 단계를 통해서 금속 카바이드를 생산하는 방법.
- 제 13항에 있어서, 금속 산화물과 나노-카본 전구체가 900 내지 1900℃의 온도 범위로 유도적으로 가열되는 방법.
- 제 13항에 있어서, 방법이 연속적인 방법.
- 금속 카바이드를 생산하는 방법으로서,(a) 금속 산화물을 제공하는 단계;(b) 금속 산화물을 나노-카본 전구체와 혼합하는 단계;(c) 혼합물을 유도로에서 900 내지 1900℃의 온도로 가열하는 단계;(d) 불활성 가스를 가열 동안 혼합물에 도입하는 단계;(e) 가열 사이클의 마지막 단계에서 생성된 금속 카바이드를 수거하는 단계;(f) 연속적인 공정으로서 단계 "a" 내지 "e"를 반복하는 단계를 포함하여, 금속 카바이드를 생산하는 방법.
- 금속 카바이드를 생산하는 방법으로서,(a) 금속 산화물을 제공하는 단계;(b) 금속 산화물을 나노-카본 전구체와 혼합하는 단계;(c) 혼합물을 유도로에서 900 내지 1900℃의 온도로 30분 미만 동안 가열하는 단계;(d) 불활성 가스를 가열 동안 혼합물에 도입하는 단계;(e) 가열 사이클의 마지막 단계에서 생성된 금속 카바이드를 수거하는 단계;(f) 연속적인 공정으로서 탄계 "a" 내지 "e"를 반복하는 단계를 포함하여, 금속 카바이드를 생산하는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 고온 열전기 소자에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 양자 우물(quantum well)에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 광전자 소자에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 반도체에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 방호장비(armour)에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 촉매에 적용되는 방법.
- 제 23항에 있어서, 촉매에의 적용이 수소화, 탈수소화, 개질, 탈질 및 탈황을 포함하는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 불연속 보강제에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 구조적 보강에 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 내마모성을 개선시키도록 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 내식성을 제공하도록 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 고온 안정성을 향상시키도록 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 내방사선성을 제공하도록 적용되는 방법.
- 제 17항에 있어서, 생성되는 금속 카바이드가 열전도성을 증가시키도록 적용되는 방법.
- 실질적으로 기재되고 개시된 발명.
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