Mn-C계 합금 활용한 비희토류계 자성재료 개발
Mn-C계 합금 활용한 비희토류계 자성재료 개발
  • 엄재성 기자
  • 승인 2018.10.29 09:18
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온도 변화에 따라 자성 특성이 증가하는 신물질 세계 최초 개발
새로운 성능의 센서, 전자 및 반도체 산업에 응용, 신기능 창출 기대
Energy-dispersive X-ray spectroscopy로 분석된 Mn4C. (사진=재료연구소)
Energy-dispersive X-ray spectroscopy로 분석된 Mn4C. (사진=재료연구소)

재료연구소(KIMS, 소장 이정환) 분말/세라믹연구본부 최철진 박사, 박지훈 박사, Ping Zhan Si 교수(중국 지리앙대, China Jiliang Univ.) 연구팀이 기존에 존재하지 않는 새로운 물질을 발견, 합성함으로써 온도 변화에 따라 자성 특성이 증가하는 신물질을 세계 최초로 개발했다.

기존 자성재료는 온도 변화에 따라 자성 특성이 저하되는 문제점이 있어 고온 상용화에 문제점이 있었다. Mn-C계 합금은 매우 다양한 결정구조의 물질이 혼재하고, 고온에서 안정한 Mn4C 물질은 그 동안 제조가 어려운 이론적인 물질로 잘 알려져 왔다.

연구팀은 비희토류계 신자성 물질의 연구 과정에서, 냉각속도 제어를 통한 신합성 공정으로 역온도 의존성을 갖는 신물질을 발견 및 개발했다.

Mn4C 소재의 결정구조 및 X-선 분석 결과. (사진=재료연구소)
Mn4C 소재의 결정구조 및 X-선 분석 결과. (사진=재료연구소)

연구팀은 냉각속도 제어를 통한 신합성 공정을 통해 Mn-C계 합금 중 이론적으로만 존재하고 있던 고순도의 물질을 제조하고, 결정 구조 확인 및 온도에 따라 자성 특성이 증가하는 특이 현상을 세계 최초로 확인했다.

이번에 개발된 신자성 물질은 기존 자성물질의 한계인 온도 상승에 따른 자성 저하의 문제를 해결할 수 있는 신물질을 발견 및 개발한 것으로, 이를 이용한 새로운 성능의 센서, 전자 및 반도체 산업에 응용, 신기능 창출을 통한 파급 효과가 막대할 것으로 기대된다.

연구책임자인 재료연구소 최철진 책임연구원은 “본 기술은 그 동안 이론적으로만 존재하던 물질을 세계 최초로 합성한 성과를 얻어낸 것”이라며, “기존 물질과는 다른 특이한 역온도 의존성을 갖기 때문에 새로운 성능의 센서, 전자 및 반도체 부품 개발에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다”라고 말했다.

본 연구는 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업의 지원을 받아 수행됐으며, 현재 국내 및 PCT 국제특허를 출원 중에 있다.


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