코어-쉘 구조를 갖는 열전도성 필러 제조 및 특성 연구

Abstract

실리카 졸을 이용한 딥코팅 방식을 통해 SiO2/CF를 제조하고, 실리카를 실리콘 카바이드로 전환하여 열전도성을 갖는 코어-쉘 구조의 하이브리드 필러를 제조하였다. 코어물질인 탄소섬유의 종류 및 표면 활성화를 위한 표면처리 유무, 실리콘 카바이드로의 전환을 위한 열처리 시간에 따른 결과를 확인하고 그 특징을 분석하였다. 코어-쉘 구조의 하이브리드 필러 제조 앞서 형상이 다른 2종 필러의 비율을 달리 하여 혼합한 후 혼합 비율별 열전도도 경향을 확인하였다. 2종의 필러를 혼합하여 열전도도를 측정한 결과 단독 필러를 사용하여 제조한 복합체와 비교하여 유사하거나 매우 높은 수준의 열전도도를 보였다. 실리콘 카바이드 코팅을 위한 탄소섬유로는 PAN계 탄소섬유와 피치계 탄소섬유를 사용하였다. 실리콘 카바이드 코팅 결과, PAN계 탄소섬유는 표면에 고른 실리콘 카바이드 코팅 층이 관찰된 반면 피치계 탄소섬유는 입자형태를 띄는 실리콘 카바이드가 불균일하게 코팅된 것이 관찰되었고, 마이크로웨이브를 통한 탄소섬유의 표면처리 후 비교적 균일한 코팅 층을 얻는 것을 확인하였다. SiC/PAN-CF의 경우 실리콘 카바이드 코팅을 통해 열전도도 및 내열성 향상되었으며, 열처리 시간이 증가할수록 열전도도가 함께 증가하였다. SiC/pitch-CF는 미처리의 탄소섬유를 사용하였을 때 실리콘 카바이드 코팅을 통해 열전도도가 증가하였으며 마이크로웨이브를 이용하여 표면 처리된 탄소섬유에 실리콘 카바이드를 코팅하였을 때는 탄소섬유의 손상에 따라 열전도도가 약간 감소하였다. 이에 탄소섬유의 손상은 줄이며 표면 활성화를 시킬 수 있는 조건에 대한 연구가 추가적으로 필요하다.