A Synthesis of Mullite and Cordierite Ceramics by Solution-Polymerzation Route Based on PVA

Because of the excellent thermal and chemical properties of mullite and cordierite as the stable oxide ceramic materials, they were widely used from engineering materials to electronic materials. Notwithstanding of their high demands, mullite was synthesised because it is not existed in nature. It is also difficult to produce cordierite of fine powder with high purity due to the narrow range of synthetic temperature. Mullite was synthesised by solid state reaction. However, synthesized mullite has been inhomogeneous. Because of the facts, various synthetic methods have been studied so far including sol-gel method. The purpose of this study is to synthesis mullite and cordierite of fine powder with high purity at the lower temperature by solution-polymerization route using PVA as a polymer carrier, which is an economical method by using low cost materials. As a result, mullite and cordierite were produced with mono crystal phase at 1200$^{\circ}C$ and 1250$^{\circ}C$, respectively, and their surface area over 20 ㎡/g.

PVA를 이용한 Solution-Polymerzation 합성법에 의한 Mullite, Cordierite 세라믹스의 합성

안정한 산화물 세라믹스 재료로서 mullite와 cordierite는 우수한 열적, 화학적 특성 때문에 구조재료에서부터 전자재료에 이르는 폭넓은 용도에 사용되어지고 있다. 그럼에도 불구하고, mullite는 천연에서는 산출되지 않기 때문에 합성에 의해서만 제조되고 있다. 또한, cordierite는 합성온도폭이 좁아 고순도의 미립 분말을 제조하기 어려운 재료이다. Mullite 역시 고상반응법 등의 합성법으로는 균질한 재료로의 합성이 어렵다. 그렇기 때문에 sol-gel법 등의 다양한 합성법에 의해 이들 재료에 관한 연구가 계속되고 있다. 본 연구에서는 국내의 원료를 이용하여 sol-gel법에서와 같은 고순도의 미립의 분말을 좀 더 낮은 온도에서 합성이 가능하며, 상대적으로 저가의 원료를 사용함으로서 경제적인 방법인 PVA를 polymer carrier로서 이용한 solution-polymerzation 합성법에 의해 mullite와 cordierite를 합성하였다. 그 결과, mullite, cordierite는 각각 120$0^{\circ}C$, 125$0^{\circ}C$에서 단일의 결정상이 생성되었으며 비표면적 20$m^2$/g 이상의 미립의 분말이 생성됨을 확인할 수 있었다.