나노 결정립 상온분말분사 코팅막의 미세구조 제어 및 응용
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2021
학위논문사항
학위논문(박사)-- 인하대학교 대학원 : 신소재공학과 2021. 8
발행연도
2021
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
인천
기타서명
Microstructure Control of Nano-Grain Aerosol Deposited Film and Application
형태사항
xii, 155 p. : 26 cm
일반주기명
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:정대용
참고문헌: p.;148-150
UCI식별코드
I804:23009-200000499612
소장기관
Aerosol deposition can produce a coating layer at room temperature achieved by strong collision between the raw material powder and the substrate. Therefore, the coating layer with high density and nano-sized grains can be formed. Because of these advantages, application studies in various fields such as electronics, energy, and biotechnology were conducted. On the other hand, the coating process of the aerosol deposition was studied, but the exact mechanism has not yet been revealed that the film formation was based on impact energy. Recently, residual stress in the coating layer and the influence on other physical properties was studied. However, it was not studied about high temperature behavior of the coating layer yet. In this study, the high temperature behavior of the coating layer fabricated by the aerosol deposition and its application were studied.
In first study, the high temperature behavior of coating layer with high residual stress was studied. BaTiO 3 was deposited onto the Al 2 O 3 substrate and heat-treated. Grain size of asdeposited coating layer was 72 nm and it was strongly aggregated with 2 μm. Also, it had high microstrain and low lattice density. These behaviors were caused by residual stress in coating layer. And crystall structure was transformed tetragonal to psedo-cubic by grain size effect. As a increase heat treatment temperature, microstrain was decreased and grain size was increased with broken aggregate. Also lattice density and crystall structure was close to ideal BaTiO3.
In second study, poreless single crystal film could be fabricated by heat treatment of aerosol deposition coating layer. BaTiO 3 layer was coated on (100) SrTiO 3 seed substrate.
Fabricated layer had nano-sized grains with dense structure. The normal grain growth was observed heating at 1100 ℃ for 10 hours and abnormal grains were observed heating at 1200 ℃ for 10 hours. Single crystal film could be formed at 1300 ℃. However, pores were trapped in film. As the increase heat treatment time, the number of pores was reduced, and pore size was decreased. However, it could be solved through increasing heating rate.
In third study, the bonding temperature was lowered by placing intermediate layers that are reactive with a glass bonding frit. A dense reactive intermediate layer was anchored on substrate by aerosol deposition. The intermediate layer with PbO reacted chemically with glass frit, lowering the glass temperature. Microstructure analysis showed that the intermediate layer disappeared during the bonding process due to a reaction with the glass frit. When a TiO 2 /PbO mixture was deposited as an intermediate layer, TiO 2 did not react with the glass frit and remained under the same heating conditions. Unreactive TiO 2 contributed physically to the improvement of the bonding strength by supplying a large bonding interface area and active PbO provided a large bonding interface through a chemical reaction with the glass frit.
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