| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | Intrinsic 속도상수로부터 해석된 탄소섬유의 산화반응기구 |
| 초록 | 탄소재료의 산화반응으로 생성된 기공은 그 발달과정이 각각의 활성화 단계에서 탄소재료의 비 표면적 측정으로 알 수 있으며, 전반적인 산화속도 변화를 측정하여 반응단계를 추정하게 된다. 대부분의 연구자들은 반응 전체의 평균 산화속도를 측정한 후 활성화 에너지를 구하여 반응조절단계로 활성화 기구를 설명한다. 이 연구 이전에 보고한 연구에서는 등방성 탄소섬유의 활성화 과정 중에 발생하는 중량감소 단계, 즉 각각의 활성화 단계에 따라 달라지는 반응속도상수를 측정하고, 반응단계별 활성화 에너지를 비교 해석하여 등방성 탄소섬유의 기공발달에 영향을 미치는 활성화 기구를 고찰하였다. 그 결과 중량감소가 20%, 50% 그리고 80% 일어났을 때 각각의 산화속도로부터 구한 활성화에너지는 과도한 중량감소에도 변화하지 않는 것을 계산하였으며, 이는 활성화 반응 중 활성자리가 변하지 않는 것을 의미하는 것으로 판단하였다. 따라서 등방성 탄소섬유가 활성화 후 고 비표면적(3000 ㎡/g 이상)의 활성탄소섬유로 제조될 수 있는 이유가 반응기체와 탄소원자 사이의 표면 화학반응에 의해 활성화 반응이 지배되기 때문으로 해석하였다. 그러나 실제 산화과정 중 그 재료 내부에 기공이 발달하는 경우는 반응도중 그 비 표면적이 계속 달라지게 되고, 활성탄소섬유의 경우 그 내부의 활성점 수가 변화될 것이라는 것은 쉽게 짐작이 간다. 따라서 이 연구에서는 무게 감량을 측정한 각 반응 점에서 얻어진 속도상수를 비 표면적 값으로 나누어 (k(f)/SSA) 속도상수를 보정하였다. 또한 전체 산화반응에 미치는 기공의 활성점 반응을 해석하고자 비 표면적 값에 기여하는 표면적 중 미세 기공 면적(Sp)을 도입하여 SSA로 보정된 속도상수 값과 비교 해석하였다. 이렇게 보정된 속도상수를 이용하여 각 전환율(f=0.2, 0.5 and 0.8)에서의 활성화에너지 변화를 측정하였고, 기공이 형성되면서 섬유 내부의 활성점 수가 변화되는 양상을 정량적으로 해석하고자 하였다. |
| 저자 | 노재승1, 서동수2 |
| 소속 | 1Univ. of New South Wales, 2충남대 |
| 키워드 | carbon fiber; oxidation; intrinsic reaction rate |
