MgO첨가된알루미나

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MgO첨가된알루미나의 작동원리 및 특징

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□ 마그네시아가 첨가된 알루미나
190년대 후기에 고압 나트륨 증기 램프 안에 부식성 있는 플라즈마(plasma)를 담을 수 있는 용기의 적절한 재료를 구하던 General Electric사의 연구원들은 최초로 완벽한 밀도까지 소결할 수 있는 단상의 다결정질 세라믹을 개발하였다. 이 재료는 다결정질 알루미나[코런덤(강옥, corundum)]인데, Lucalox™(transLUCent ALuminum OXide)로 부른다. 나트륨 증기 불꽃 램프는 미국의 고속도로에 광범위하게 사용되는 조명기구에서 알 수 있듯이 두 개의 싸개(envelope)로 구성된 기구이다.(그림 1.)

그것은 할로겐 가스가 부분적으로 채워진 내부 싸개로 이루어 졌는데, 그 내부에는 3700℃ 플라즈마 온도의 나트륨 증기가 발화된다. 알루미나 튜브 자체는 약 1200℃의 벽 온도에서 작동하는데 유리로 된 진공 외부 싸개로 밀폐되어 있다. 플라즈마를 담기 위한 우수한 내화물 이면서도 투명한 재료가 경제적으로 양산될 수 없었다면[가령 예를 들면, 단결정 사파이어(청옥, Sapphire)], 조명 기술에서 이와 같은 발전을 성취하기 어려웠을 것이다

Lucalox™의 핵심 기술은 Coble에 의하여 발견되었는데(미국 특허 3,026,210), 즉 마그네시아가 알루미나를 이론 밀도까지 소결할 수 있는 결정적인 첨가제라는 것이다. General Electric 사의 Pierre와 Gatti는 반투명 재료를 만들 수 있는 소성 공정을 개발하였으나(미국 특허 3,026,117), 마그네시아가 노벽 내화물로부터 우연하게 첨가되었는데 이것이 핵심 구성 성분이라는 Coble의 연구결과가 나올 때까지는 알려지지 않았다. 마그네시아가 첨가된 알루미나는 세라믹 공정의 이정표가 되었을 뿐만 아니라 이후 수십 년간 소결 과학의 평가와 개발의 매개체가 되었다. 과학적인 흥미의 주제로서 장수하는 것은 대부분이 마그네시아 첨가의 효과에 대한 설명이 이해할 정도로 충분하지 않았기 때문이다. Bennison과 Harmer에 따르면(pp. 13ff in Ceramic Transactions, Vol. 7, The American Ceramic Society, 1990), 1989년까지 이 한 화합물의 소결에 관련된 논문이 약 60편이나 발표되었다고 한다.

참고 자료

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