고온압연을 이용한 계층구조 나노포러스 금의 제조

Abstract

나노포러스(Nanoporous) 구조는 나노스케일의 리가먼트와 기공이 연속적으로 이어져 있는 스펀지와 같은 구조재료로, 높은 비표면적을 가지는 특성 때문에 촉매나 센서, 액추에이터에 많이 사용되고 있다. 그 중 나노포러스 금(Nanoporous gold)은 간단한 열 및 산처리를 통해 리가먼트 크기와 밀도를 쉽게 제어할 수 있어 나노포러스 연구에 많이 이용되는 재료 중 하나이다. 하지만 강한 연성을 가지는 벌크 스케일의 금과 달리 나노포러스 금은 인장 상황에서 가지는 취성 파괴 특성으로 인해 상용화에 어려움이 있어 기계적 특성을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 연구에서는 나노포러스 금의 기공 표면에서 일어나는 응력 집중에 의해 균열이 발생하고, 발생된 균열이 금-은 모합금 상태에서 형성된 결정립계를 따라 급작스럽게 성장하여 취성 파괴가 일어나며, 이를 이용하여 금-은 모합금 상태의 미세구조를 제어하여 그에 따른 기계적 특성에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서는 냉간압연과 열간압연을 이용하여 나노결정립과 계층구조를 가지는 금-은 모합금을 만든 후 선택적 에칭으로 은을 제거하여 금-은 모합금의 미세구조를 유지한 나노포러스 금을 제작하고 파괴 인성을 비교 분석하였다. 이를 통해 취성 파괴를 유도하는 기공과 결정립계에 따른 기계적 특성의 상관관계를 분석하고, 미세구조를 제어함으로써 향상된 취성 파괴 특성을 얻고자 한다.