KR20180126874A - 탄화규소 분말 및 그 제조방법 - Google Patents

탄화규소 분말 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180126874A
KR20180126874A KR1020170061876A KR20170061876A KR20180126874A KR 20180126874 A KR20180126874 A KR 20180126874A KR 1020170061876 A KR1020170061876 A KR 1020170061876A KR 20170061876 A KR20170061876 A KR 20170061876A KR 20180126874 A KR20180126874 A KR 20180126874A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon carbide
silica
powder
present
raw material
Prior art date
Application number
KR1020170061876A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102210029B1 (ko
Inventor
김영훈
이제균
황해진
이경진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학, 인하대학교 산학협력단 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170061876A priority Critical patent/KR102210029B1/ko
Priority to US16/333,523 priority patent/US11220434B2/en
Priority to EP17910408.8A priority patent/EP3597598B1/en
Priority to PCT/KR2017/011782 priority patent/WO2018212414A1/ko
Priority to CN201780061294.0A priority patent/CN109790035B/zh
Publication of KR20180126874A publication Critical patent/KR20180126874A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102210029B1 publication Critical patent/KR102210029B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/956—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/90—Carbides
    • C01B32/914—Carbides of single elements
    • C01B32/956—Silicon carbide
    • C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
    • C01B32/97—Preparation from SiO or SiO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/20—Carbon compounds
    • B01J27/22—Carbides
    • B01J27/224—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/152—Preparation of hydrogels
    • C01B33/154—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/152—Preparation of hydrogels
    • C01B33/154—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions
    • C01B33/1546—Preparation of hydrogels by acidic treatment of aqueous silicate solutions the first formed hydrosol being converted to a hydrogel by introduction into an organic medium immiscible or only partly miscible with water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
    • C01B33/1585—Dehydration into aerogels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • C04B14/064—Silica aerogel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11—Powder tap density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 초다공성의 구형인 실리카 에어로겔을 실리카 원료로 사용하는 초고순도의 탄화규소 제조방법에 관한 것으로서, 탄소 원료와의 반응 면적을 증가시켜 탄화규소의 저온 합성을 가능하게 하며, 탄화규소 분말의 크기 및 형태를 균일하게 조절하여 초고순도의 탄화규소를 제조할 수 있고, 저가의 물유리를 사용하여 상기 실리카 에어로겔 입자를 제조함으로써, 탄화규소 합성의 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있어, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 탄화규소 분말은 탄화규소 소결체 및 단결정(ingot) 제조에 최적화된 원료를 공급할 수 있을 것으로 기대된다.

Description

탄화규소 분말 및 그 제조방법{METHOD PREPARING SILICON CARBIDE PARTICLE AND THE SILICON CARBIDE PARTICLE PREPARED THE SAME}
본 발명은 실리카 원료로서 구형 실리카 에어로겔 분말을 사용하는 탄화규소 분말 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄화규소 분말에 관한 것이다.
탄화규소(Silicon carbide, SiC)는 천연에서는 존재하지 않으며 탄소와 규소가 1:1로 결합한 공유결합성 화합물로서 열전도성이 높고 열팽창계수가 낮기 때문에 열적 안정성이 우수하며 고온에서도 높은 화학적 안정성을 가지고 있다. 또한, 기계적 강도가 높아서 내마모성도 우수한 특성을 나타낸다.
상기 탄화규소는 이러한 우수한 특성으로 인해 기존의 고온용 금속소재의 문제점을 극복할 수 있는 신소재로서 항공우주용 내열소재, 고성능 브레이크디스크(brake disc), 핵융합 발전용 Blanket 구조재, 가스냉각 고속로(GFR) 및 초고온가스로(VHTR) 소재 등의 고온용 재료나 내식성 또는 내약품성 부품, 반도체 등의 전자 부품 또는 높은 기계적 강도가 필요한 연마제, 자동차용 부품 등에 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 중에서 반도체 분야에서는 탄화규소가 밴드갭 에너지가 넓고 (Si의 2∼3배) 절연파괴전계와 열전도도가 높기 때문에 SiC 디바이스/모듈이 Si 디바이스보다 전력변환 시 손실이 적어 500 ℃ 부근까지 사용할 수 있는 반도체 등 파워 디바이스로의 응용이 기대되고 있다.
탄화규소를 반도체용 공정소재 또는 세라믹 소재측면에서 본다면 탄화규소의 초고순도화는 기계적 특성 이상으로 중요한 특성 지표이다.
반도체 산업의 고도화, 고집적화 및 기판 대구경화 기술개발이 가속된 상황에서 반도체 기판의 불순물은 반도체 기판의 특성을 저하시키는 원인으로 작용하기 때문에 반도체 공정에 사용되는 초고순도화의 탄화규소 부품/치구가 필요시 되고 있다.
실리콘을 대체할 수 있는 새로운 파워 디바이스용 소재로서 탄화규소에 대한 기대가 높아지고 있는 가운데 디바이스에 사용되는 SiC 기판의 원가절감을 위해서는 탄화규소 벌크 단결정(ingot)의 생산성을 높이는 것이 매우 중요한 과제이며, 이를 위하여 본 발명에서는 실리카 에어로겔 구형 입자를 실리카의 출발 원료로 사용하여 고순도 탄화규소 분말을 기존의 공정보다 낮은 온도에서 합성 가능한 공정 기술을 제공하고자 한다.
한국공개특허공보 제10-1084711호 (2011.11.11 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄화규소 합성 반응의 반응 온도를 낮추기 위하여 초다공성의 구형인 실리카 에어로겔을 실리카 원료로 사용함으로써, 탄소 원료와의 반응 면적을 증가시켜 탄화규소의 저온 합성을 가능하게 하는 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 구형 실리카 에어로겔을 특정한 제조방법으로 제조함으로써, 합성되는 탄화규소 분말의 크기 및 형태를 균일하게 조절하고 초고순도의 탄화규소를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 저가의 물유리를 사용하여 상기 실리카 에어로겔 입자를 제조함으로써, 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서,
1) 탄소 원료 및 실리카 원료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계; 및
2) 상기 혼합 용액을 건조하여 불활성 분위기 하에서 열처리하여 탄화규소를 합성하는 단계를 포함하고,
상기 실리카 원료는 구형 실리카 에어로겔인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법을 제공한다.
본 발명의 탄화규소 제조방법에 의하면, 실리카 원료로 결정질 또는 비정질 실리카 분말을 사용하였던 종래의 제조방법보다 낮은 1400 내지 1550 ℃ 의 합성 온도로 0.01 내지 1000 μm의 균일한 형태 및 사이즈를 갖는 탄화규소 분말을 제조할 수 있으며, 1525 내지 1550 ℃ 의 합성 온도에서는 초고순도의 탄화규소 분말을 제조할 수 있다.
또한, 탄화규소 분말의 제조를 위한 실리카 원료로서 저가의 물유리를 사용한 구형 실리카 에어로겔을 적용하는 경우, 탄화규소 분말의 원가를 크게 줄일 수 있으며. 제조된 분말은 응집되지 않는 분산상의 저밀도(탭밀도)를 가지기 때문에 분쇄 공정이 필요 없고, 소결 온도가 낮아 고밀도의 탄화규소 제품을 제조할 수 있으며, 단결정 제조용 원료로 사용할 경우 승화 속도를 크게 높일 수 있어 탄화규소 기판 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 탄화규소 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1, 2 및 7의 탄소 원료 및 실리카 원료의 몰 비에 따른 X선 회절 분석 그래프를 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2 내지 6과 비교예 2의 실리카 원료의 종류에 따른 X선 회절 분석 그래프를 나타내는 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2 내지 3 및 비교예 3의 실리카 원료의 종류에 따른 X선 회절 분석 그래프를 나타내는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2 및 비교예 3의 실리카 원료로 사용되는 실리카 에어로겔의 형태에 따른 최종 합성된 탄화규소 분말의 형태를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 3의 실리카 원료로 사용되는 실리카 에어로겔의 형태에 따른 최종 합성된 탄화규소 분말의 입도 분포 그래프를 나타내는 것이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
탄화규소 분말을 제조하는 가장 대표적인 방법으로는 에치슨법, 실리카 탄화환원법, 기상법 등을 들 수 있으며 이 중에서 공업적으로 가장 많이 적용되는 방법은 에치슨법으로서, 에치슨법은 저가의 원료를 이용하여 대량으로 탄화규소 분말을 제조할 수 있는 장점이 있으나, 공정 온도가 매우 높고(2,000 ℃), 불순물이 많으며, 입자 사이즈가 크고 불균일하기 때문에 분쇄 공정과 고순도화를 위한 추가적인 공정이 필요한 단점이 있다. 에치슨법으로 제조된 탄화규소 분말을 주로 연마제용으로 활용되고 있다.
실리카 탄화환원법의 경우는 에치슨법보다는 공정 온도가 낮기는 하지만 여전히 1,600 ℃ 이상의 고온이 요구되고 있는 실정이며 공정 시간이 길어 공정 비용이 높고 생산성이 낮을 뿐만 아니라 탄화규소의 입자 사이즈를 제어하기 어렵고 비표면적이 낮은 단점이 있다. 또한 산소 잔존량이 높아 고순도의 분말을 얻기 어려운 점 등이 문제점으로 대두되고 있는 상황이다.
한편, 탄화규소 단결정(SiC ingot)은 탄화규소 분말을 약 2,400 ℃의 고온에서 승화시켜 재석출하는 '승화 재결정법'으로 제조되고 있으며, 상기 공정에 의해 제조되는 탄화규소 단결정의 생산성은 원료인 탄화규소 분말의 승화 특성에 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 탄화 규소 단결정의 생산성을 높이기 위해서는 승화 속도, 승화 가스량 등이 뛰어난 고순도의 탄화규소 분말 소재의 개발이 반드시 필요한 상황이다.
탄화규소 분말의 승화 속도를 높이기 위해서는 분말의 조성, 사이즈, 형상 그리고 미세구조 등이 승화 속도에 미치는 영향을 규명하고, 최적의 형상 및 사이즈를 갖는 탄화규소 분말을 저가로 제조할 수 있는 합성 공정을 확립해야만 한다.
또한 승화 공정에 있어서 충진 분말 내로 가스가 원활하게 transport되기 위해서는 탄화규소 분말의 기공 구조가 일정하고 균일한 크기의 기공으로 구성되어야 하지만 일반적으로 승화 재결정법에서 사용되는 탄화규소 분말은 에치슨법(Acheson, SiO2와 카본의 혼합 분말을 불활성 분위기에서 탄소열환원하여 제조)으로 합성한 분말을 분쇄하여 사용하고 있기 때문에 치밀한 구조 및 등방성의 특징 때문에 승화 속도가 느리다는 단점이 있다.
따라서 승화 속도를 극대화할 수 있는 형상 및 미세 구조를 가진 탄화규소 분말을 저비용으로 제조할 수 있는 새로운 공정 개발에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 저가의 공업용 물유리로부터 제조한 초다공성의 구형 실리카 에어로겔을 출발 물질로 하여 탄소열환원법을 이용해 종래의 반응 온도 보다 낮은 1550 ℃ 이하에서 탄화규소를 합성하였으며, 균일한 사이즈와 분산성, 그리고 낮은 탭밀도의 고순도 탄화규소 분말을 제조하기 위한 신규한 제조방법을 제공한다.
이하, 도 1에 나타난 순서도를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명하기로 한다.
단계 1)
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단계 1)은 탄소 원료 및 실리카 원료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 상기 탄소 원료는 실리카와 혼합할 수 있는 고체 분말 상태이면 되므로 종류에는 특별한 제한이 없고, 바람직하게는 카본블랙이나 Dodecane, Sacarose, 수지, 핏치, 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 또한 탄소 원료 분말의 입자 크기에도 제한이 없다.
본 발명에서 탄소 원료로 사용되는 수지는 열경화성 합성수지를 사용할 수 있으며, 이러한 열경화성 합성수지는 페놀(phenolics) 수지, 퓨란 (furan) 수지, 에폭시(epoxy) 수지, 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지, 폴리벤지 이미다졸(polybenzimidazoloe) 수지, 폴리페닐렌(polyphenylene) 수지, 및 바이페놀 (biphenol) 수지, 디비닐벤젠 스티렌 공중합체(divinylbenzene styrene copolymer), 및 셀룰로오스로부터 이루어진 군으로부터 적어도 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 탄소 원료로 사용되는 핏치는 석유 핏치 또는 석탄 핏치 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소 제조에 있어서 탄소 원료 및 실리카 원료의 혼합을 위해 사용 가능한 용매는 구체적으로 소수성의 실리카 에어로겔이 혼합될 수 있는 헥산이나 에탄올, 아세톤 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 실리카 원료로서 초다공성의 구형의 실리카 에어로겔 분말을 사용하는 것을 특징으로 한다. 실리카 원료로서 초다공성의 구형의 실리카 에어로겔 분말을 사용하는 경우 탄소 원료와의 반응 면적을 증가시켜 탄화규소의 저온 합성을 가능하게 하며, 나아가 특정한 제조방법으로 제조된 구형의 실리카 에어로겔 분말은 합성되는 탄화규소 분말의 크기 및 형태를 균일하게 조절할 수 있기 때문이다.
한편, 상기 구형의 실리카 에어로겔 분말은 공지의 제조방법에 의해 제조될 수 있으나, 특히 하기 단계 a) 내지 f)의 제조방법에 의해 제조되는 경우 보다 더 바람직한 효과를 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명에서 사용하는 구형 실리카 에어로겔의 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명한다.
구형 실리카 에어로겔 제조방법
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 구형 실리카 에어로겔은,
a) 물유리 용액 및 용매를 혼합하여 실리카 전구체 용액을 준비하는 단계;
b) 상기 실리카 전구체 용액에 계면활성제를 첨가하는 단계;
c) 상기 실리카 전구체 용액에 중화제를 첨가하여 실리카 졸을 형성하는 단계;
d) 상기 실리카 졸에 대해 겔화제를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계;
e) 상기 실리카 겔에 대해 용매치환 및 표면개질하여 소수성 실리카 겔을 제조하는 단계; 및
f) 상기 소수성 실리카 겔을 건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
단계 a)
먼저, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 a)는 물유리 용액 및 용매를 혼합하여 실리카 전구체 용액을 준비하는 것을 특징으로 한다.
상기 물유리 용액은 물유리에 증류수를 첨가하고 혼합한 희석용액을 나타내는 것일 수 있으며, 상기 물유리는 이산화규소(SiO2)와 알칼리를 융해해서 얻은 규산 알칼리염인 소듐 실리케이트(sodium silicate, Na2SiO3)일 수 있고, 농도는 28 내지 30% 인 것을 사용할 수 있다.
한편 실리카 전구체는 트리메톡시실란(Trymethoxysilane, TMOS), 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane, TEOS)와 같은 금속 알콕사이드 물질은 에탄올 또는 이소프로판올과 같은 용매에 분산시킨 이후 알콕사이드 물질의 중합반응 및 가수분해를 통해 사용된다. 그러나 실리카 전구체로서 상기 TMOS 또는 TEOS를 사용하는 경우, TMOS 또는 TEOS는 매우 고가이기 때문에, 생산 단가가 높아 경제성 및 생산성이 좋지 못한 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는 저가의 공업용 물유리를 출발물질로 하는 점에서 실리카 에어로겔 제조 원가 나아가 탄화규소 제조 원가를 크게 절감시킬 수 있다.
한편, 통상 물유리는 혼합하는 용매의 pH 변화에 따라 겔화되기 쉬우므로, 실리카 에어로겔을 제조함에 있어서 안정화를 위하여 겔화 시점 전과 후의 용매를 달리 사용할 수 있다. 구체적으로 겔화 전에는 물유리와 반응하지 않는 용매를 사용할 수 있으며, 겔화 후에는 겔화 후 생성되는 물질과의 혼합에 적합한 용매로 종류를 제한하여 사용할 수 있다.
따라서, 물유리 용액 및 용매를 혼합하는 경우 물유리 용액 및 용매는 서로 반응하지 않고, 구형의 물유리 용액의 액적이 형성되어 실리카 전구체 용액에 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 a) 단계의 실리카 전구체 용액을 준비함에 있어서 사용 가능한 용매는, 물유리의 pH 변화를 일으키지 않는 용매로서 구체적으로 소수성의 비극성 유기용매를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 헥산 또는 사이클로펜탄 등을 사용할 수 있다.
단계 b)
다음으로, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 b)는 상기 실리카 전구체 용액에 계면활성제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
계면활성제는 액체의 표면에 흡착되어 계면의 활성을 크게 하고 성질을 현저하게 변화시키는 물질로서, 본 발명에서는 실리카 전구체 용액 내에서 물유리 용액의 액적 간의 응집을 방지하고, 물유리 용액의 액적을 안정화시키는 역할을 한다.
즉 본 발명은 실리카 전구체 용액에 계면활성제를 첨가함으로써, 물유리 용액의 표면에 계면활성제를 흡착시켜 균일한 크기의 물유리 용액의 액적을 형성할 수 있고, 상기 물유리 용액의 액적을 헥산 등과 같은 용매에 균일하게 분산시킬 수 있다.
상기 용매에 균일하게 분산된 1 내지 1000 ㎛ 의 균일한 크기의 물유리 용액의 액적은 겔화, 용매치환 및 표면개질 단계를 단시간에 진행할 수 있도록 함으로써, 실리카 에어로겔 제조의 총 공정 시간을 1 내지 5 시간, 보다 구체적으로는 1 내지 2 시간 이내로 단축시킬 수 있게 한다. 본 명세서에 사용된 용어 총 공정 시간이란 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 a) 내지 f)의 모든 단계를 수행하는 시간을 의미한다.
이렇듯, 본 발명은 공정 시간을 획기적으로 단축시켜 장시간의 용매치환 및 표면개질 공정이 요구되었던 종래의 실리카 에어로겔 제조방법의 문제점을 개선함으로써, 생산성을 증가시켜 제품 가격을 낮추어 대량생산을 가능하게 하는 이점이 있을 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 사용되는 상기 b) 단계의 계면활성제는 솔비탄 모노올리에이트(sorbitan monooleate), 솔비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 솔비탄 모노팔미테이트(sorbitan monopalmitate) 및 솔비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate) 로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 솔비탄 모노올리에이트(sorbitan monooleate, SPAN 80)일 수 있다.
상기 계면활성제는 실리카 전구체 용액 대비 3.0 내지 9.0 %, 구체적으로는 3 내지 7 % 를 사용할 수 있으나 실리카 전구체 용액의 성분비(물유리:헥산)에 따라 그 범위 및 최적함량은 변화될 수 있다. 사용하는 계면활성제가 3.0 % 미만으로 너무 소량인 경우, 균일한 크기의 물유리 용액의 액적을 형성하기 어려운 문제가 있을 수 있으며, 9.0 % 초과로 지나치게 과량인 경우에는, 작고 균일한 크기의 물유리 용액의 액적을 얻을 수 있으나, 액적이나 제조된 분말 간의 응집 및 여러 번의 세척 후에도 계면활성제가 남아 있는 등의 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위의 함량을 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 계면활성제는 특정 단계에 첨가하는 공정 순서가 무엇보다 중요하다. 구체적으로 본 발명에서는 실리카 졸을 제조하기 전 물유리 용액의 액적을 포함하는 실리카 전구체 용액의 단계에서 첨가하는 것이 바람직하다.
일반적으로 실리카 졸은 입자의 표면 활성이 매우 크기 때문에 입자간의 응집 또는 불균일한 중/축합 반응이 일어나기 쉬운 특징을 가지고 있다. 예를 들어 실리카 졸을 촉매 없이 단지 상온에서 정치(standing)하는 것 만으로도 비정상적인 겔화 또는 불균일 입자 형성이 발생하기도 한다. 이러한 특징이 있는 실리카 졸에 계면활성제를 첨가하면 단기간 액적을 형성하는 것은 가능하나 안정화된 액적 상태를 장시간 유지하거나 또는 액적의 크기를 균일하게 제어하는 것이 매우 어려우며 겔화 후 표면개질과 용매치환에 많은 시간이 소요될 수 있다. 이러한 문제점은 실험실 수준에서 소량 실리카 에어로젤을 제조하는 데는 큰 장애가 되지는 않지만 대량생산을 위한 공정에 적용할 경우 최종 제품의 형상과 성능을 보장할 수 없다. 이에 비하여 물유리 용액은 안정하고 반응성이 낮아 외기 또는 수분 등에 노출되더라도 안정하게 그 상태가 유지될 수 있다. 따라서 물유리 용액에 계면활성제를 첨가하여 액적을 형성할 경우 액적의 크기를 일정하게 제어하는 것이 용이하기 때문에 단분산(mono-dispersed) 액적 제조가 쉽고 후속 공정을 위해 장시간 보관하더라도 균일한 크기의 액적 상태를 안정하게 유지하는 것이 가능하다. 따라서 계면활성제를 첨가하는 것은 실리카 졸을 형성하기 전 단계에서 이루어져야 한다.
단계 c)
다음으로, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 c)는 상기 실리카 전구체 용액에 중화제를 첨가하여 실리카 졸을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 단계 c)의 중화제는 실리카 전구체 용액 대비 5 내지 10 %, 구체적으로 5 내지 8 % 를 사용할 수 있다. 사용하는 중화제가 5 % 미만으로 너무 소량인 경우, 제조 후 불순물로 작용할 수 있는 물유리의 Na 이온이 충분히 제거되지 않는 문제가 있을 수 있으며, 10 % 초과로 지나치게 과량인 경우에는, pH의 변화로 불완전한 겔화가 일어나는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위의 함량을 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 단계 c) 이후, 추가적으로 400 내지 800 rpm으로 교반하여 구형 실리카 졸 액적을 형성하는 단계를 수행할 수도 있다. 교반 속도가 상승할수록 작고 균일한 크기의 실리카 졸 액적을 얻을 수 있어 실리카 에어로겔의 크기를 작게 조절할 수 있으나, 800 rpm 보다 교반 속도를 상승하여도 증량에 따른 효과 상의 실익이 크지 않으므로 상기 범위의 교반 속도를 유지하는 것이 바람직하다.
단계 d)
다음으로, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 d)는 상기 실리카 졸에 대해 겔화제를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용하는 상기 겔화제는 암모니아, 아세톤, 에탄올 및 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 암모니아는 수용액의 형태로 피펫 등을 이용하여 한 방울씩 떨어뜨려 첨가하며, 암모니아를 첨가함으로써 혼합용액의 pH를 상승시키게 된다. 이 때 pH를 5 내지 7로 조절하는 것이 바람직하며, 이 범위 밖의 경우 겔화 시간이 증가하여 실리카 졸 액적 간 응집이 일어나 구형 분말의 제조가 곤란한 문제가 있을 수 있다. 더욱 구체적으로는 상기 pH를 6 내지 6.5로 조절할 수 있다. 상기 범위를 만족 할 경우, 겔화는 10 분 이내에 종료되며, 구형의 실리카 습윤겔을 얻을 수 있다.
상기 겔화 반응은 실리카 전구체 물질로부터 망상 구조를 형성시키는 것을 의미하며, 상기 망상 구조(network structure)는 원자 배열이 1 종 혹은 그 이상의 종류로 되어 있는 어떤 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 특정 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 3 차원 골격구조를 형성하고 있는 구조를 나타내는 것일 수 있다.
또한, 상기 겔화 후 숙성시키는 단계는 30 내지 80 ℃에서 이루어질 수도 있다.
상기 숙성 온도가 30 ℃ 미만인 경우, 숙성이 잘 되지 않을 수 있으며, 80 ℃ 초과인 경우, 에탄올의 끓는점 이상으로 용매가 증발되는 문제가 있을 수 있다. 상기 숙성시키는 단계는 이때 겔 내부가 완전한 망상 구조를 형성하기 위해 30 내지 80 에서 10 분 내지 24 시간 동안 숙성될 수 있다.
단계 e)
다음으로, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 e)는 상기 실리카 겔에 대해 용매치환하고 표면개질제를 첨가하여 소수화하는 것을 특징으로 한다.
물유리 등의 실리카 전구체로부터 습윤겔을 제조한 후, 습윤겔 내부의 액체 성분을 미세구조 파괴 없이 제거하여야 한다. 이때, 상기 습윤겔은 기공이 물로 채워져 있는데, 이후 건조 공정을 통해 상기 용매를 제거하게 되면 액상의 용매가 기상으로 기화하면서 기/액 계면에서의 물의 높은 표면장력으로 인하여 기공구조의 수축 및 균열이 발생하게 된다. 그 결과, 최종 제조되는 실리카 에어로겔에서의 비표면적 감소 및 기공구조의 변화가 일어나게 된다. 따라서, 상기 습윤겔의 기공구조를 유지하기 위해서는 표면장력이 큰 물을 상대적으로 표면장력이 낮은 유기 용매로 치환할 필요가 있다.
치환되는 용매로서 겔화 후 실리카 겔과 혼합 가능한 용매는, 친수성의 극성 유기 용매, 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 부탄올 등과 같은 1가 알코올; 글리세롤, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸글리콜, 디프로필렌글리콜 또는 솔비톨 등과 같은 다가 알코올; 및 이들 중 하나 이상의 혼합물을 포함하는 알코올계 용매를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 이중에서도 물 및 소수성 에어로겔과의 혼화성을 고려할 때, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 부탄올 등과 같은 탄소수 1 내지 6의 1가 알코올계 용매를 사용할 수 있다.
또한, 건조된 실리카 에어로겔은 건조 직후에는 낮은 열전도율을 유지하지만, 실리카 표면에 존재하는 친수성의 실라놀기(Si-OH)가 공기 중의 물을 흡수함으로써 열전도율이 점차 높아지는 단점이 있다. 따라서, 낮은 열전도율을 유지하기 위해서는 실리카 에어로겔 표면을 소수성으로 개질할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법은 상기 표면개질제 첨가 단계에 의해 친수성 겔이 소수성 겔로 개질되며, 본 발명의 표면개질제는 헥사메틸디실란(HMDS), 헥사메틸디실록세인, 에틸트리에톡시실란, 트리메톡시실란올, 트리에틸에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 트리메틸클로로실란(TMCS) 및 트리에틸클로로실란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
다만, 상기 표면개질제는 실리카 전구체 용액 대비 5 내지 20 % 를 사용하는 것이 바람직하다. 사용량이 5 % 미만인 경우, 표면개질 속도가 느려지고 분말의 밀도가 증가하며 제조된 분말의 소수성 정도가 크게 떨어지는 문제가 있을 수 있으며, 사용량이 20 % 를 초과하는 경우 표면개질 속도가 급격하여 실리카 겔의 구형의 형상이 유지되기 어렵거나 표면개질제의 과량 사용으로 인한 공정비용이나 제조단가가 크게 증가할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
이러한 표면 개질 과정은 상온에서 1 시간 정도 실시하며, 4 내지 6 회 정도 반복하는 것이 좋으며 또한 중온(60 ℃ 이하)에서 진행하여 반응 속도를 높여 시간이나 횟수를 줄일 수 있다.
단계 f)
다음으로, 본 발명의 구형 실리카 에어로겔 제조방법의 단계 f)는 상기 소수화된 실리카 겔을 건조하는 것을 특징으로 한다.
표면개질 후 남는 부산물은 건조 전에 비극성 유기 용매로 세척 및 건조하여 순도 높은 구형 실리카 에어로겔을 제조할 수 있다.
상기 세척은 구체적으로 이소프로필알코올, 헥산, 헵탄, 자일렌 및 사이클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비극성 유기 용매에 의하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 건조는 상압 건조로서 70 내지 200 ℃에서 이루어질 수 있다. 실리카 에어로겔은 본 발명의 상압 건조 외에도 초임계 건조법 또는 진공 추출법으로 제조할 수 있지만, 초임계 건조법에 의하는 경우 고가의 장비인 오토클레이브가 요구되며, 고온 고압의 위험성이 있어, 생산 단가 및 공정상의 위험성으로 인해 실리카 에어로겔의 대량 생산 및 상용화에는 적합하지 않다.
본 발명에서는, 상기 개선점을 위하여 상압 건조법을 이용하여 낮은 밀도 및 열전도도를 가지는 구형의 소수성 실리카 에어로겔을 상용화할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 단계 a) 내지 f)를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔은 균일한 크기의 구형의 형태를 가지며, 낮은 탭밀도 및 높은 비표면적을 가져 작업성 및 흐름성이 우수한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구형 실리카 에어로겔은 평균 입경(D50)이 1 내지 1000 ㎛ 인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 평균 입경(D50)은 예를 들어 레이저 회절법(laser diffraction method) 또는 주사전자현미경(SEM) 사진을 이용하여 측정할 수 있으며, 입자의 평균 입경(D50)은 입경 분포의 50 % 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의해 밀도가 0.05 내지 0.3 g/cm3 이고, 비표면적이 500 ~ 900 m2/g 인 작고 균일한 크기의 구형 실리카 에어로겔 분말을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 구형 실리카 에어로겔 제조방법에 의해 제조된 구형 실리카 에어로겔을 탄화규소의 합성을 위한 실리카 원료로 사용한다고 하더라도 균일한 형태 및 사이즈를 가지면서, 초고순도의 탄화규소를 제조하기 위해서는 탄소 원료와 적절한 비율로 사용하는 것이 중요하다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은 상기 탄소 원료 및 구형 실리카 에어로겔의 몰 비는 0.01:1 내지 100:1, 바람직하게는 0.5:1 내지 50:1, 보다 바람직하게는 0.5:1 내지 20:1로 혼합되는 것을 특징으로 한다. 상기 범위로 혼합되는 경우 낮은 반응 온도에서 초고순도의 탄화규소를 보다 용이하게 제조할 수 있다.
단계 2)
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단계 2)는 탄화규소를 합성하는 반응에관한 것으로서, 상기 혼합 용액을 건조하여 불활성 분위기 하에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법의 단계 2)의 열처리 온도는 1400 내지 1550 ℃, 더 구체적으로는 1450 내지 1550 ℃ 인 것을 특징으로 하는 것으로서, 종래의 에치슨법 또는 실리카 탄화환원법보다 낮은 온도에서 탄화규소를 합성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이는 초다공성의 구형 실리카 에어로겔 분말을 실리카 원료로 사용한 것에 따른 효과로서, 초다공성의 구형 실리카 에어로겔 분말은 종래의 결정질 또는 비결정질 실리카보다 탄소 원료와 반응할 수 있는 반응 면적이 크기 때문이다.
나아가, 상기 열처리 온도를 1525 내지 1550 ℃ 로 하는 경우에는, 탄화규소 합성 반응이 더 충분하게 수행되어 실리카 상이 잔존하지 않아, 상대적으로 더 고순도의 탄화규소를 제조할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 열처리는 불활성 분위기 하에서 수행되며, 상기 불활성 분위기는 아르곤(Ar), 질소(N2) 또는 헬륨(He)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법은 단계 2) 이후에 상기 탄화규소의 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하여 초고순도의 탄화규소를 제조할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단계 2)에서 합성된 탄화규소를 공기 분위기 하에서 약 1000 ℃ 의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 열처리하여 불순물을 제거할 수 있다.
상기 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 탄화규소는 그 평균 입경이 0.01 내지 1000 ㎛, 더 구체적으로는 0.1 내지 100 ㎛ 일 수 있으며, 상기 입경의 측정방법은 상술한 바와 같다. 이렇게 균일하게 미세한 탄화규소를 제조할 수 있는 것은 구형의 실리카 에어로겔을 실리카 원료로 사용한 것에 의한 것으로서, 본 발명의 실리카 에어로겔 제조방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔은 균일한 크기로서 구형의 형태를 가지고 낮은 탭밀도 및 높은 비표면적을 가지기 때문이다.
이와 같이 본 발명은 초다공성의 구형인 실리카 에어로겔을 실리카 원료로 사용함으로써, 탄소 원료와의 반응 면적을 증가시켜 탄화규소의 저온 합성을 가능하게 하며, 탄화규소 분말의 크기 및 형태를 균일하게 조절하여 초고순도의 탄화규소를 제조할 수 있고, 저가의 물유리를 사용하여 상기 실리카 에어로겔 입자를 제조함으로써, 탄화규소 합성의 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있어, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 탄화규소 분말은 탄화규소 소결체 및 단결정(ingot) 제조에 최적화된 원료를 공급할 수 있을 것으로 기대되는 바, 관련 산업 분야에서의 광범위한 활용이 기대된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1 - 구형 실리카 에어로겔 제조
물유리(sodium silicate, 영일케미칼, 실리카 함량 28 ~ 30 중량%, SiO2:Na2O = 3.52 : 1)와 증류수를 희석하여 SiO2 함량이 7.5 중량%인 물유리 용액을 제조한 후, 헥산과 1:1 부피비로 혼합하여 실리카 전구체 용액을 제조하였다. 상기 실리카 전구체 용액에 계면활성제 솔리탄 모노올리에이트(SPAN80)를 5 % 의 부피비로 첨가하였다. 이후, 중화제인 아세트산을 혼합용액의 10 % 의 부피비로 첨가하고, 겔화제 이소프로판올을 혼합용액:겔화제=1:2의 부피비로 첨가하여 실리카 겔을 제조하였다. 겔화된 실리카를 제외하고 용매를 제거한 후 다시 에탄올을 첨가하여 용매치환하고, 표면개질제인 HMDS를 혼합용액의 17 % 부피비로 첨가한 후 교반하여 1 시간 정도 유지하였다. 제조된 에어로겔은 에탄올로 세척한 후 110 ℃의 오븐에 건조하여 구형의 소수성 실리카 에어로겔을 제조하였다.
실시예 1
헥산에 4 wt% 농도의 카본블랙을 첨가하여 초음파 분산하여 균질한 슬러리를 제조하고 첨가된 카본블랙에 대해 상기 제조예 1의 구형 실리카 에어로겔 분말을 2:1 몰 비로 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액은 건조하여 카본블랙과 실리카 에어로겔이 균일하게 혼합된 분말을 제조하여 불활성 분위기에서 1550 ℃로 1 시간 열처리하여 탄화규소 분말을 합성하였다.
합성된 탄화규소 분말은 공기 분위기에서 1000 ℃로 1 시간 동안 열처리하여 반응하고 남은 카본 블랙 분말을 제거하여 순수한 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 카본블랙에 대해 실리카 에어로겔 분말을 3:1 몰 비로 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 불활성 분위기에서의 열처리 온도를 1525 ℃로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 불활성 분위기에서의 열처리 온도를 1500 ℃로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서, 불활성 분위기에서의 열처리 온도를 1475 ℃로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서, 불활성 분위기에서의 열처리 온도를 1450 ℃로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서, 카본블랙에 대한 상기 제조예 1의 구형 실리카 에어로겔 분말을 1:1 몰 비로 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서 제조한 방법과 동일한 방법으로 탄화규소 분말을 제조하였다.
비교예 1 (실리카 원료로 결정질 실리카 분말을 사용)
헥산에 4 wt% 농도의 카본블랙을 첨가하여 초음파 분산하여 균질한 슬러리를 제조하고 첨가된 카본블랙에 대한 결정질 실리카 분말을 3:1 몰비로 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액은 건조하여 카본블랙과 결정질 실리카 분말이 균일하게 혼합된 분말을 제조하여 불활성 분위기에서 1450 내지 1550 ℃로 1 시간 열처리하여 탄화규소 분말을 합성하였다(비교예 1-1 내지 1-5). 합성된 탄화규소 분말은 공기 분위기에서 1000 ℃로 1 시간 동안 열처리하여 반응하고 남은 카본블랙 분말을 제거 하여 순수한 탄화규소 분말을 제조하였다.
비교예 2 (실리카 원료로 비정질 실리카 분말을 사용)
헥산에 4 wt% 농도의 카본블랙을 첨가하여 초음파 분산하여 균질한 슬러리를 제조하고 첨가된 카본블랙에 대한 비정질 실리카 분말을 3:1 몰비로 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액은 건조하여 카본블랙과 비정질 실리카 분말이 균일하게 혼합된 분말을 제조하여 불활성 분위기에서 1525 ℃ 및 1550 ℃로 1 시간 열처리하여 탄화규소 분말을 합성하였다(비교예 2-1 및 2-2). 합성된 탄화규소 분말은 공기분위기에서 1000 ℃로 1 시간 동안 열처리하여 반응하고 남은 카본블랙 분말을 제거 하여 순수한 탄화규소 분말을 제조하였다.
비교예 3 (실리카 원료로 다각형 실리카 에어로겔을 사용)
헥산에 4 wt% 농도의 카본블랙을 첨가하여 초음파 분산하여 균질한 슬러리를 제조하고 첨가된 카본블랙에 대한 다각형 실리카 에어로겔 분말을 3:1 몰비로 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다. 제조된 혼합 용액은 건조하여 카본블랙과 실리카 에어로겔이 균일하게 혼합된 분말을 제조하여 불활성 분위기에서 1550 ℃로 1 시간 열처리하여 탄화규소 분말을 합성하였다. 합성된 탄화규소 분말은 공기분위기에서 1000 ℃로 1 시간 동안 열처리하여 반응하고 남은 카본블랙 분말을 제거 하여 순수한 탄화규소 분말을 제조하였다.
실험예 1: 물성평가
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 각 탄화규소 분말의 물성 비교 분석을 위하여, 각 탄화규소 분말의 탭밀도, 입자 평균 크기 및 실리카 잔존 여부에 대해 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1) 탭 밀도(tap density, g/cm3)
탭 밀도는 탭 밀도 측정기(JV 2000, Coplay scientific)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 각 탄화규소를 규격화된 실린더(25 ml)에 넣어 무게를 잰 후, 상기 실린더를 탭 밀도 측정기에 고정하고 noise damping Hood을 닫고 2500 회 tapping을 설정하였다. Tapping 측정이 끝난 후 실린더 내 각 탄화규소의 부피를 재고, 앞서 잰 무게와의 비율로 계산하여 밀도를 측정하였다.
2) 입자 평균 크기(㎛)
입자 평균 크기는 micro particle size analyzer(LS13 320 MW, Beckman Coulter Inc.)를 이용한 레이저 회절법(laser diffraction method)으로 측정하였다. 또한 주사전자현미경(FE-SEM, S-4300, Hitachi) 사진을 이용하여 입도 평균 크기 확인 및 미세구조를 관찰하였다.
3) 실리카 잔존 여부 확인
실리카 잔존 여부는 각 탄화규소 분말의 XRD 회절 분석을 통해 실리카 상의 피크의 존재 여부로 판단하였다.
탭밀도
(g/cm3)		 입자 평균 크기
(㎛)		 실리카 잔존 여부
실시예 1 0.09 3.03 X
실시예 2 0.08 2.57 X
실시예 3 0.085 2.59 X
실시예 4 0.10 3.61 O
실시예 5 0.14 2.06 O
실시예 6 0.13 19.71 O
실시예 7 0.15 6.71 X
비교예 1 0.45 1.62 O
비교예 2 0.09 2.07 1525 ℃: O
1550 ℃: X
비교예 3 0.29 5.70 X
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실리카 원료로서 구형의 실리카 에어로겔 분말을 사용한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 7은 종래의 제조방법과 비교하여 상대적으로 낮은 온도인 1450 내지 1550 ℃ 에서 열처리를 하여도 탭밀도 및 입자 크기가 비교적 균일한 우수한 물성의 탄화규소 분말이 합성되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 그 중에서도 1525 내지 1550 ℃ 의 상대적으로 고온에서 열처리한 실시예 1 내지 3 및 7은 실리카 상의 피크가 존재하지 않는 것으로 보아, 반응이 충분히 수행되어 불순물이 적은 초고순도의 탄화규소가 합성되는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 실리카 원료로서 결정질 실리카 분말을 사용한 비교예 1은 탭밀도에서 열등한 특성을 나타내었으며, 본 발명의 실시예 1, 2 및 7과 달리 1550 ℃ 의 상대적으로 고온에서 열처리하여도 여전히 실리카 상이 존재하는 것으로 보아 순도가 비교적 낮은 탄화규소가 합성됨을 확인할 수 있었다.
또한, 실리카 원료로서 비정질 실리카 분말을 사용한 비교예 2는 본원과 유사한 탭밀도를 나타내었으나, 본 발명의 실시예 3과 달리 1525 ℃ 의 상대적으로 고온에서 열처리하여도 여전히 실리카 상이 존재하는 것으로 보아 순도가 비교적 낮은 탄화규소가 합성됨을 확인할 수 있었다.
또한, 실리카 원료로서 구형이 아닌 다각형의 실리카 에어로겔을 사용한비교예 3은 탭밀도에서 본원보다 열등한 특성을 나타내었으며, 후술하는 바와 같이 딱딱한 응집상의 탄화규소 분말이 형성되어 별도의 분쇄 공정이 필요한 점에서 바람직하지 않음을 알 수 있었다.
실험예 2: XRD 회절 분석
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 각 탄화규소 분말에 대해 선 회절 분석 (X-ray Diffraction Spectroscopy, XRD)을 실시하였으며, 그 결과 그래프를 도 2 내지 도 4에 나타내었다.
도 2는 본 발명에서 제조한 탄화규소 분말을 1550 ℃에서 합성 시 탄소원료와 구형 실리카 에어로겔의 몰 비(실시예 1: 2:1, 실시예 2: 3:1 실시예 7: 1:1)에 따른 X선 회절분석 그래프를 나타낸 것이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 종래의 제조방법과 비교하여 상대적으로 저온인 1550 ℃에서 열처리하여도 탄화규소가 합성됨을 확인할 수 있었으며, 실리카 상의 피크가 존재하지 않는 것으로 보아, 1550 ℃에서도 반응이 충분히 수행되어 불순물이 적은 초고순도의 탄화규소가 합성되는 것을 확인할 수 있었다.
도 3은 실리카 원료로서 구형 실리카 에어로겔(실시예 2 내지 6)을 사용하였을 때와 결정질 실리카(비교예 2)를 사용하였을 때의 탄화규소 합성 온도에 따른 X선 회절분석 그래프를 나타내는 것이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 제조한 탄화규소(실시예 2 내지 6)는 1450 ℃부터 탄화규소 상이 형성된 것으로 보아, 종래의 제조방법에 비해 상대적으로 낮은 온도에서부터 탄화규소가 합성됨을 알 수 있었으며, 1525 ℃부터는 실리카 상 피크가 나타나지 않는 것으로 보아 1525 ℃ 이상에서는 초고순도의 탄화규소를 합성할 수 있음을 알 수 있었다.
반면, 결정질 실리카 분말을 실리카 원료로 사용한 비교예 2는 본 발명보다 높은 온도인 1500 ℃ 이상에서부터 비로소 탄화규소가 합성되는 것을 확인할 수 있었으며, 실리카 상 피크는 1525 ℃ 이상에서 열처리 하는 경우에도 여전히 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
도 4는 실리카 원료로서 구형 실리카 에어로겔(실시예 2 및 3)을 사용하였을 때와 비정질 실리카(비교예 3)를 사용하였을 때의 합성 온도에 따른 X선 회절분석 그래프를 나타내는 것이다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 제조한 탄화규소(실시예 2 및 3)는 1525 ℃부터 실리카 상이 존재하지 않았으나 비정질 실리카를 원료(비교예 3)로 사용하였을 때는 탄화규소 상이 더 낮은 결정도를 나타내며 1525 ℃에서도 실리카 상이 여전히 남아있는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3: 탄화 규소 사진 촬영
상기 실시예 2 및 비교예 3에서 제조한 각 탄화규소 분말의 외관을 비교하기 위해 사진을 촬영하였다.
도 5는 본 발명에서 제조한 탄화규소 분말을 구형 실리카 에어로겔(실시예 2)을 사용하였을 때와 다각형 실리카 에어로겔(비교예 3)을 사용하였을 때의 합성 후 분말의 사진으로서, 도 5에서 보는 와 같이 본 발명에서 제조한 탄화규소(실시예 2)는 부드러운 분산상의 탄화규소 분말이 형성되었으나 다각형 실리카 에어로겔을 원료(비교예 4)로 사용하였을 때는 차후 분쇄 공정이 필요한 딱딱한 응집상의 탄화규소 분말이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
실험예 4: 입도 분포
상기 실시예 2 및 비교예 3에서 제조한 각 탄화규소 분말의 입도 분포를 측정하여 그래프화하였다.
도 6은 본 발명에서 제조한 탄화규소 분말을 구형 실리카 에어로겔(실시예 2)을 사용하였을 때와 다각형 실리카 에어로겔(비교예 3)을 사용하였을 때의 합성 후 분말의 입도 분포 그래프를 나타내는 것으로서, 도 6에서 보는 바와 같이 본 발명에서 제조한 탄화규소(실시예 2)가 다각형 실리카 에어로겔을 원료(비교예 3)로 사용하였을 때보다 더 균일한 분포를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (18)

1) 탄소 원료 및 실리카 원료를 포함하는 혼합 용액을 준비하는 단계; 및
2) 상기 혼합 용액을 건조하여 불활성 분위기 하에서 열처리하여 탄화규소를 합성하는 단계를 포함하고,
상기 실리카 원료는 구형 실리카 에어로겔인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)의 열처리 온도는 1400 내지 1550 ℃ 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)의 열처리 온도는 1525 내지 1550 ℃ 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 실리카 에어로겔은 소수성의 분말인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 실리카 에어로겔은 평균 입경(D50)이 1 내지 1000 ㎛인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 실리카 에어로겔은 밀도가 0.05 내지 0.3 g/cm3 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 실리카 에어로겔은 비표면적이 500 ~ 900 m2/g 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 탄소 원료 및 구형 실리카 에어로겔의 몰 비는 0.01:1 내지 100:1 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)의 불활성 분위기는 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 헬륨(He)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제조방법은 3) 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 탄화규소의 평균 입경은 0.01 내지 1000 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 구형 실리카 에어로겔은 하기 단계 a) 내지 f)의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
a) 물유리 용액 및 용매를 혼합하여 실리카 전구체 용액을 준비하는 단계;
b) 상기 실리카 전구체 용액에 계면활성제를 첨가하는 단계;
c) 상기 실리카 전구체 용액에 중화제를 첨가하여 실리카 졸을 형성하는 단계;
d) 상기 실리카 졸에 대해 겔화제를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계;
e) 상기 실리카 겔에 대해 용매치환 및 표면개질하여 소수성 실리카 겔을 제조하는 단계; 및
f) 상기 소수성 실리카 겔을 건조하는 단계.
제12항에 있어서,
상기 단계 b)의 계면활성제는 솔비탄 모노올리에이트(sorbitan monooleate), 솔비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 솔비탄 모노팔미테이트(sorbitan monopalmitate) 및 솔비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 b)의 계면활성제는 실리카 전구체 용액 대비 3.0 내지 9.0 % 의 부피비인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 c)의 중화제는 실리카 전구체 용액 대비 5 내지 10 % 의 부피비인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 d)의 겔화제는 암모니아, 아세톤, 에탄올 및 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 e)의 표면개질제는 실리카 전구체 용액 대비 5 내지 20 % 의 부피비인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 단계 a) 내지 f)의 구형 실리카 에어로겔의 제조방법은 총 공정시간이 1 내지 5 시간인 것을 특징으로 하는 탄화규소 제조방법.
KR1020170061876A 2017-05-18 2017-05-18 탄화규소 분말 및 그 제조방법 KR102210029B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170061876A KR102210029B1 (ko) 2017-05-18 2017-05-18 탄화규소 분말 및 그 제조방법
US16/333,523 US11220434B2 (en) 2017-05-18 2017-10-24 Silicon carbide powder and method of preparing the same using a hydrophobic spherical silica aerogel
EP17910408.8A EP3597598B1 (en) 2017-05-18 2017-10-24 Silicon carbide powder and preparation method therefor
PCT/KR2017/011782 WO2018212414A1 (ko) 2017-05-18 2017-10-24 탄화규소 분말 및 그 제조방법
CN201780061294.0A CN109790035B (zh) 2017-05-18 2017-10-24 碳化硅粉末及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170061876A KR102210029B1 (ko) 2017-05-18 2017-05-18 탄화규소 분말 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180126874A true KR20180126874A (ko) 2018-11-28
KR102210029B1 KR102210029B1 (ko) 2021-02-01

Family

ID=64274242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170061876A KR102210029B1 (ko) 2017-05-18 2017-05-18 탄화규소 분말 및 그 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11220434B2 (ko)
EP (1) EP3597598B1 (ko)
KR (1) KR102210029B1 (ko)
CN (1) CN109790035B (ko)
WO (1) WO2018212414A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220074041A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 한국세라믹기술원 탄화 규소 나노튜브 복합체, 및 그 제조 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017122708A1 (de) * 2017-09-29 2019-04-04 Psc Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Siliciumcarbid aufweisenden stickstofffreien Schicht
CN114149007B (zh) * 2020-09-04 2023-06-30 中国科学院过程工程研究所 一种碳化硅的制备方法
CN113663611B (zh) * 2021-09-23 2023-04-25 航天特种材料及工艺技术研究所 一种耐高温复合纳米纤维气凝胶材料及其制备方法
CN114261966B (zh) * 2021-12-13 2024-01-30 江西省矿产资源保障服务中心 利用含炭二氧化硅粉低能耗合成亚微米碳化硅球的方法
KR102581526B1 (ko) * 2022-08-22 2023-09-20 주식회사 쎄닉 탄화규소 분말, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 탄화규소 잉곳을 제조하는 방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344240B1 (en) * 1998-01-15 2002-02-05 Cabot Corporation Method of preparing hydrophobic silica
KR20050019828A (ko) * 2005-01-25 2005-03-03 주식회사 엘지화학 구형 탄화규소계 화합물 및 그의 제조방법
JP2007191364A (ja) * 2006-01-20 2007-08-02 Tokai Carbon Co Ltd 高純度ＳｉＣ微粉末の製造方法
KR100758019B1 (ko) * 2006-06-29 2007-09-11 한국산업기술대학교산학협력단 마이크로 에멀젼에 의한 분산제의 종류와 투입량에 따른미세입자 구형 실리카의 제조 방법
KR20090071485A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 탄화규소의 제조 방법
KR101084711B1 (ko) 2009-04-21 2011-11-22 한국과학기술연구원 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말의 저온 제조 방법
KR20120012343A (ko) * 2010-07-30 2012-02-09 엘지이노텍 주식회사 탄화 규소 및 이의 제조 방법
KR20120033159A (ko) * 2010-09-29 2012-04-06 한국에너지기술연구원 실리카 에어로겔 과립의 제조방법
KR101155431B1 (ko) * 2011-03-03 2012-06-15 주식회사 지오스 실리카 에어로겔 분말의 제조방법
KR20130128365A (ko) * 2010-10-25 2013-11-26 가부시끼가이샤 도꾸야마 에어로겔 및 그 제조 방법
CN103864076A (zh) * 2012-12-11 2014-06-18 河南工业大学 基于SiO2气凝胶为模板的碳化硅气凝胶制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848856B1 (ko) * 2007-03-27 2008-07-29 주식회사 넵 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔
CN101376501A (zh) * 2007-08-28 2009-03-04 Hoya株式会社 二氧化硅气凝胶薄膜的制备方法、减反射涂层和光学元件
KR100972601B1 (ko) 2007-10-26 2010-07-27 주식회사 썬세라텍 탄화규소 나노분말의 제조방법
CN102613245B (zh) * 2012-03-22 2014-06-04 陕西盟创纳米新型材料股份有限公司 一种纳米二氧化硅气凝胶的制备方法
CN104030301B (zh) * 2014-06-18 2016-03-23 金承黎 一种二氧化硅气凝胶材料及其制备方法
KR101711015B1 (ko) 2016-09-12 2017-02-28 주식회사 칼텍바이오 수용성 미네랄 분말의 제조방법
CN109422520A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 张家港市汇鼎新材料科技有限公司 一种碳化硅纤维-二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法
CN107540378B (zh) * 2017-08-25 2020-06-12 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种碳化硅/铝复合材料的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344240B1 (en) * 1998-01-15 2002-02-05 Cabot Corporation Method of preparing hydrophobic silica
KR20050019828A (ko) * 2005-01-25 2005-03-03 주식회사 엘지화학 구형 탄화규소계 화합물 및 그의 제조방법
JP2007191364A (ja) * 2006-01-20 2007-08-02 Tokai Carbon Co Ltd 高純度ＳｉＣ微粉末の製造方法
KR100758019B1 (ko) * 2006-06-29 2007-09-11 한국산업기술대학교산학협력단 마이크로 에멀젼에 의한 분산제의 종류와 투입량에 따른미세입자 구형 실리카의 제조 방법
KR20090071485A (ko) * 2007-12-27 2009-07-01 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 탄화규소의 제조 방법
KR101084711B1 (ko) 2009-04-21 2011-11-22 한국과학기술연구원 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말의 저온 제조 방법
KR20120012343A (ko) * 2010-07-30 2012-02-09 엘지이노텍 주식회사 탄화 규소 및 이의 제조 방법
KR20120033159A (ko) * 2010-09-29 2012-04-06 한국에너지기술연구원 실리카 에어로겔 과립의 제조방법
KR20130128365A (ko) * 2010-10-25 2013-11-26 가부시끼가이샤 도꾸야마 에어로겔 및 그 제조 방법
KR101155431B1 (ko) * 2011-03-03 2012-06-15 주식회사 지오스 실리카 에어로겔 분말의 제조방법
CN103864076A (zh) * 2012-12-11 2014-06-18 河南工业大学 基于SiO2气凝胶为模板的碳化硅气凝胶制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220074041A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 한국세라믹기술원 탄화 규소 나노튜브 복합체, 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190256360A1 (en) 2019-08-22
WO2018212414A1 (ko) 2018-11-22
US11220434B2 (en) 2022-01-11
KR102210029B1 (ko) 2021-02-01
EP3597598A1 (en) 2020-01-22
CN109790035B (zh) 2022-04-15
EP3597598B1 (en) 2023-05-24
CN109790035A (zh) 2019-05-21
EP3597598A4 (en) 2020-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180126874A (ko) 탄화규소 분말 및 그 제조방법
KR101955314B1 (ko) 구형 실리카 에어로겔 과립의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 구형 실리카 에어로겔 과립
KR101678622B1 (ko) 이산화규소-카본 다공질 복합체와 이를 이용한 고순도 과립 β-상 탄화규소 분말의 제조방법
KR102269433B1 (ko) 실리카 입자 및 그 제조 방법 그리고 실리카 졸
KR101678624B1 (ko) 초고순도 탄화규소 분말의 제조방법
US11279622B2 (en) Method for producing silica aerogel and silica aerogel produced thereby
WO2001053225A1 (en) Sol-gel process for producing synthetic silica glass
US20180065852A1 (en) Method for preparing a spherical aln granule
KR20200135772A (ko) 실리카 입자 분산액, 연마 조성물 및 실리카 입자 분산액의 제조 방법
CN114044680A (zh) 一种氮化铝粉体的制备方法
KR101627371B1 (ko) 입도 조절이 가능한 탄화규소 분말의 제조방법
KR102113655B1 (ko) 실리카 에어로겔의 제조방법 및 이에 의해 제조된 실리카 에어로겔
Youm et al. Synthesis of β-SiC powders by the carbothermal reduction of porous SiO2–C hybrid precursors with controlled surface area
EP3883684A2 (en) Silica alumina composition with improved stability and method for making same
CN111646480A (zh) 一种晶体纳米二氧化硅及其制备方法
JP4432811B2 (ja) 多孔体を用いた音響整合層
JP2008019118A (ja) 球状シリカ系メソ多孔体及びその製造方法、並びにそれを用いた酸触媒
JP2006027985A (ja) 球状シリカ系メソ多孔体の製造方法
JP2009013035A (ja) バイモダルな細孔構造を有する球状シリカ系メソ多孔体及びその製造方法
KR102025607B1 (ko) 소수성 구형 은나노 실리카 에어로겔 과립의 제조방법
AU3111801A (en) Sol-gel process for producing synthetic silica glass
KR101409182B1 (ko) 고순도 질화알루미늄의 제조방법
CN112174148B (zh) 一种合成高纯度六方柱形二氧化硅纳米多孔材料的方法
CN111252745A (zh) 一种微米级球形氮化硅及其制备方法
KR102680525B1 (ko) 구형 실리카 에어로겔 과립의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant