Sol-Gel Process

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Sol-Gel Process 관련 리포트

계산 및 실험방법 첨부, 사진자료 첨부

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목차

Sol-Gel Process
1. 금속 alkoxides, 가수분해 및 응축반응
2. 금속 alkoxides의 안정화 및 water-based sol-gel

본문내용

Sol-Gel Process
일반적으로 sol-gel 이라 함은 유동성을 띤 sol 로부터 반고체와 같은 점탄성 특성을 나타내는 gel 로의 전이를 포함하는 일련의 과정을 일컫는다. 1950년대에 시작된 이 방법은(ref42) 1980년대 초기까지 많은 관심을 끌지 못하였으나, 현재 이러한 방법은 세라믹스 분말, monolith, 섬유상 및 박막 제조 등을 위하여 산업계 및 학계에서 활발하게 추진되고 있는 제조 process 이다. 일반적으로 sol-gel process는 ⅰ) Collloidal sol-gel : colloidal 입자의 분산과 응집(1-100 nm) ⅱ) Polymeric sol-gel : 유기금속 화합물을 포함하는 용액의 polymerization 의 2가지로 분류할 수 있다. Brinker & Scherer(ref43)는 분산 입자의 크기를 고려하여 colloidal sol 이라 분류하고 있지만 임의의 용액에 oligomeric 종이 포함되어 있는 경우를 특히, particulate sol이라 분류하고 있다. Colloidal sol-gel 에서는 작은 non-polymeric 입자(1-100 nm)들이 액상 내에 분산되어 있는 형태를 말한다. 용액 내에 colloids 의 안정성은 반데르발스 force, surface charge, steric interaction 등 복합 효과에 의하여 유지되는데, 여기서 농도가 증가하거나 표면전하의 전하가 변하면 그 입자들은 서로 응집하여 유동성 있는 sol 로부터 단단한 gel 로 변화한다. 한편, polymeric sol 에서는 유기금속 화합물을 포함하고 있는 sol 이 가수분해 응축과정을 거쳐서 3차원 망목구조를 형성하게 된다. 또 oligomers ( momomers, dimers, trimers, etc)를 포함하고 있는 이러한 용액은 colloids 보다 크기와 밀도가 더 작다. Oligomers 간의 화학반응은 거시적인 규모에서 분자 응집체를 형성할 수 있고 gel 상태로의 전이는 이러한 응집체들이 서로 연속적인 3차원 망목구조를 형성할 수 있을 때 발생한다.
1. 금속 alkoxides, 가수분해 및 응축반응
Polymerizable 용액형성의 가장 기본적인 조건은 일반적으로 용매로 alcohol 을 사용하고 필요한 금속 양이온들이 선택된다. 그리고 금속 양이온을 위해서는 금속 alkoxides가 이랍적으로 사용되는데 다양한 방법에 의하여 합성될 수 있고, 이는 사용된 금속의 전기 음성도에 주로 의존하게 된다. 예를 들면, highly electropositive 한 금속은 alcohol 과 쉽게 반응하여 alkoxides 를 형성할 수 있지만, 알칼리토류와 같은 금속들은 alcohol 과의 반응성이 낮아서 반응의 완결을 위해 촉매가 사용된다(ref45). 그러므로 alcohol 과 직접적으로 반응하지 않는 less electropositive 한 금속은 alkoxides 제조를 위하여 halide 와 alcohol 과의 반응을 통하여 제조될 수 있다.

참고 자료

자제서술