나노재료 나노결정 다이아몬드
페이지 정보
- 용어
- 나노결정 다이아몬드
- 요약
- 수∼수십 nm 의 크기를 갖으며 다이아몬드의 결정구조를 지니고 있는 다이아몬드
- 참고문헌
- - 이호신, 최붕기, 강찬형, 나노결정 다이아몬드 박막 합성 및 응용, 한국과학기술정보연구원(2005)
- 분류
- 나노재료 > 나노구조체
본문
나노결정 다이아몬드는 수∼수십 nm의 크기를 갖으며 다이아몬드의 SP3 결합을 이루고 있으며 고결정성과 불순물이 거의 없는 나노크기의 다이아몬드이다. 다이아몬드는 지구상에 존재하는 가장 단단한 물질중의 하나이며 통상적인 다이아몬드의 고체 표면은 거시적으로 매우 편평해 보이지만 나노크기의 다이아몬드 분말 표면은 거칠고 서로 문지를 경우 높은 마찰을 일으킬 수 있다. 나노다이아몬드는 제조과정에서 얻어진 단계에 따라 흑색분말(순도 50-80%), 회색분말(순도 95%), 정제분말(순도 99.5%)의 3가지로 나눌 수 있으며, 각각의 분말들의 반응성을 향상시켜 분말의 형태 또는 액상의 형태로 사용이 가능하다. 또한 기판위에 화학기상증착법(CVD) 방법으로 나노다이아몬드를 직접 성장시켜 사용할 수 있다. 나노다이아몬드 분말 및 나노다이아몬드 분산원액은 내마모성, 내구성, 내식성 부품, 내식성을 갖는 스틸 및 합금, 나노미터 이하(sub-nanometer)의 표면 정밀 부품의 특성강화, 강도 조절용 테플론 첨가제, 윤활첨가제, 단백질 정제, 금속간 화학물, 연료전지 전극에 사용될 수 있다. 이들 응용분야에 적용하기 위해 전해 도금방법 등이 이용될 수 있다. 캐소드와 애노드와의 사이에서 전기 방전현상을 일으켜 탄화수소기체를 분해하여 CVD 방법으로 나노다이아몬드 필름을 성장시킬 수 있다. 예를 들어 수소분위기에서 메탄기체를 이용하여 1000~1400K의 온도로 유지되고 있는 실리콘 기판 등에서 나노 다이아몬드 필름은 성장시킬 수 있다. 통상적인 CVD 방법으로 성장시킨 다이아몬드 필름에 비해 나노다이아몬드 필름은 표면이 매우 매끄럽고, 수많은 결함과 결정립계(grain boundary)가 존재하며 전자방출 능력이 뛰어나다. 나노다이아몬드 필름 역시 연마용, 절삭용구, 마멸방지 코팅 등에 활용할 수 있으며, 그밖에 열전소자에서의 히트 싱크(heat sink), 광학기기에서의 protective optic 코팅용, 전자기기에서의 압전소자, FET, 전계방출디스플레이, UV 광학검출기 등에서 이용될 수 있다. 미국의 SI Diamond에서 나노다이아몬드 필름을 이용한 디스플레이를 개발하고 있다.