마이크로웨이브 소결이론

소개글

마이크로웨이브의 소결이론과 장점 등에 대한 간략한 기술리포트 입니다.

목차

제 1 장 마이크로웨이브에 의한 재료의 가열 이론
1. 마이크로웨이브와 재료의 상호 반응
2. Thermal runaway 현상
제 2 장 Microwave를 이용한 세라믹스의 소결
1. Microwave 소결의 특성 및 장점
2. Insulation box의 역할
3. 세라믹스의 마이크로웨이브 소결에 관한 연구

본문내용

제 1 장 마이크로웨이브에 의한 재료의 가열 이론

1. 마이크로웨이브와 재료의 상호 반응
마이크로웨이브(microwave)는 주파수가 0.3 에서 300 ㎓이고, 파장이 1 m에서 1 ㎜인 정합적(coherent)이고 분극화(polarized)되어 있는 전자기파(electromagnetic wave)이다. 이러한 마이크로웨이브가 재료에 인가되었을 때 [그림 1-1]과 같이 물질의 종류와 온도에 따라 투과, 흡수, 또는 반사가 일어나는 정도가 달라지게 된다.

대부분의 금속은 마이크로웨이브를 반사하므로 가열되지 않는다. 그러나 Al2O3, MgO, SiO2 및 대부분의 유리등과 같은 세라믹스 유전재료(전기적 절연물질)는 상온에서 마이크로웨이브를 투과시키지만 임계온도(Tcr) 이상에서는 마이크로웨이브와 점차적으로 반응(coupling)하여 마이크로웨이브 에너지를 효과적으로 흡수하게 된다. 한편 Co2O3, MnO2, NiO, Fe2O3, CuO, carbon black등과 같은 전도성 또는 자성 물질은 상온에서부터 마이크로웨이브를 흡수하기 시작하는데 이와 같은 마이크로웨이브 흡수 재료를 마이크로웨이브에 투과성을 가지는 세라믹스 재료에 섬유상(fiber)이나 입자(particle) 형태로 첨가하면 모상(matrix)보다 먼저 마이크로웨이브와 반응하는 선택적 가열 현상이 일어나서 재료 전체가 마이크로웨이브를 흡수하는 효율이 크게 증가된다.
마이크로웨이브가 재료에 인가되었을 때 단위 부피 V에 흡수되는 평균 마이크로웨이브 출력 P(W/㎥)는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

(1-1)
위 식에서 재료에 흡수되는 마이크로웨이브 출력은 마이크로웨이브의 주파수(f), 재료의 비 유전상수(εr`, relative dielectric constant)와 손실계수(tan δ, loss tangent), 그리고 재료 내 전장(E)의 제곱에 비례함을 알 수 있다. 이중에서 마이크로웨이브 주파수와 전장은 마이크로웨이브 발생장치와 출력에 의존하는 인자이며 유전상수와 손실계수는 물질 고유의 성질이다. 이로부터 유전상수와 손실계수의 값을 갖는 유전재료 즉 대부분의 세라믹스는 마이크로웨이브를 흡수하여 발열될 수 있음을 알 수 있다.

참고 자료

없음