선구체 미세조직 제어를 통한 나노포러스 구리의 기계적 특성 향상

Abstract

높은 비표면적과 낮은 밀도를 지니고 있는 나노포러스(Nanoporous)금속은 촉매, 액추에이터, 센서 등에 사용될 차세대 기능성 재료로서 각광받고 있다. 특히 나노포러스 구리는 낮은 비용으로 선구체(precursor)의 제작이 가능하고, SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) 분해능 향상 및 이산화탄소의 환원 전극으로 이용될 수 있는 장점이 있어 최근 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노포러스 구리를 제작하기위한 가장 쉽고 보편적인 방법으로 선구체 내 반응성이 높은 원소를 선택적으로 침출시키는 디얼로잉(dealloying) 기법이 많이 활용되지만, 디얼로잉 시 일어나는 불가피한 부피 수축으로 인해 micro-crack이 발생하는 문제가 있다. 이러한 micro-crack은 강도 및 연성 저하 등 나노포러스 금속의 기계적 물성에 좋지 않은 영향을 주기 때문에 나노포러스 구리의 기계적 특성을 높이기 위해 디얼로잉 공정을 조절하여 micro-crack을 개선하거나, 나노포러스 금속의 물성에 큰 영향을 주는 리가먼트 형상을 조절하여 강도를 높이는 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 이러한 연구에도 나노포러스 구리는 여전히 다른 나노포러스 금속에 비해 낮은 기계적 강도를 보이는 문제가 있고 선구체의 미세조직이 미치는 영향에 대한 연구는 아직 미흡한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 다양한 미세조직을 갖는 선구체에 동일한 디얼로잉 공정을 적용하여 나노포러스 구리 샘플을 제조하였으며, 선구물질의 초기 미세조직이 디얼로잉으로 제조된 나노포러스 구리 벌크 샘플의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.