| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (05/26 ~ 05/27, 무주리조트) |
| 권호 | 11권 1호 |
| 발표분야 | 제 8회 신소재심포지엄 |
| 제목 | 다결정 CuAlO2의 미세구조 및 열전 특성에 미치는 CaO 첨가의 영향 |
| 초록 | 열전 발전은 재료 양단에 온도차를 주었을 때 기전력이 발생하는 Seebeck 효과를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 발전방법으로, 태양열 및 산업현장의 폐열을 전력화할 수 있다. 현재 상용화된 Pb-Te계 열전재료는 인체에 유해하고, 고온에서 산화로 인하여 내구성이 저하되는 문제점이 있는 반면, CuAlO2는 내열성과 내산화성이 우수하고, 인체에 해가 없으며, 우수한 고온안정성을 가지고 있다. 본 연구에서는 CuO, Al2O3 및 CaO 분말을 사용하여 Cu(Al1-xCax)O2(x=0～0.2) 열전재료를 제조하였다. 칭량한 원료 분말을 planetary mono mill(FRITSCH : pulverisette 6)로 분쇄ㆍ혼합하고, 건조하였다. 건조된 혼합분말을 800℃에서 5시간 동안 하소하고, 하소된 분말을 유발로 분쇄하였다. 그 후 분쇄된 분말을 100mesh의 체로 체거름하여 조립화하였다. 이 조립화된 분말을 직경 20mm의 금형에 넣고 일축 냉간가압성형하여 디스크형의 성형체를 제조하고, 성형체를 1200℃에서 20시간 동안 유지한 후 상온까지 로냉하여 소성하였다. 소성체의 결정립 및 결정구조의 제어를 위하여, 제조한 소성체를 다시 분쇄, 성형, 소성 등을 실시하였다. 제조된 소성체의 결정구조와 미세구조를 X-선 회절과 주사전자현미경으로 각각 분석하였다. 또한 제조한 시편의 전기전도도(σ)와 Seebeck 계수(α)를 측정하여 power factor(σα2)를 산출하였다. 제조한 소성체의 주요상은 delafossite의 결정구조(Rm)를 가지는 CuAlO2이며, 이외에 단사정 결정구조를 가진 CuO가 소량 존재하였다. 이 CuAlO2의 결정구조는 선행연구자의 결과와 일치하고 있다 [1]. CaO의 첨가량이 증가함에 따라 CuAlO2 상의 양이 감소하고, Ca를 포함한 산화물과 CaO의 양이 증가하는 것을 관찰하엿다. CuAlO2계 소성체는 다공성이었으며, 대부분의 기공이 결정립계에 존재하였다. CaO의 첨가량이 증가함에 따라 밀도가 증가하고, 결정입자의 크기가 커짐을 관찰하였다. Power factor는 측정온도 범위(540～1140K)에서 온도가 증가함에 따라 증가하였고, CaO의 첨가량이 x=0.1의 시편이 가장 큰 power factor(7.82×10-5Wm-1K-2)를 가지고 있었다. 참고문헌 [1] R. D. Shannon, D. B. Rogers, and C. T. Prewitt, Inorg. Chem., 1971, 10, 713. Acknowledgement: 본 연구는 한국대학교육협의회에서 지원한 2005 대학교수 국내교류 연구지원 사업에 의해 수행되었습니다. |
| 저자 | 박경순1, 고광용1, 서원선2 |
| 소속 | 1세종대, 2요업기술원 차세대사업단 |
| 키워드 | CuAlO2; 미세구조; 열전특성; CaO; Seebeck효과; 전기전도도 |
