• 자원리싸이클링
• /
• 제31권1호
• /
• pp.46-55
• /
• 2022

최근 희유금속 자원 회수에서 초경합금 스크랩 재활용의 중요성이 증가하고 있다. 그러나 IV, V족 전이금속 질화물로 코팅된 초경합금 스크랩에서 고순도 분말 회수에서 어려움을 겪고 있다. 제1원리 계산을 사용하여 IV 및 V족 전이금속 질화물(TiN, VN, ZrN, NbN, HfN 및 TaN)의 구조, 탄성 및 기계적 특성을 조사하였다. IV족 전이금속 질화물은 V족 전이금속 질화물보다 높은 공유결합 특성을 보였다. 따라서 IV족 전이금속 질화물은 V족 전이금속 질화물보다 취성 거동을 보였다. 대조적으로 V족 전이금속 질화물은 최외각전자 농도에 영향받는 금속결합의 특성 때문에 IV족 전이금속 질화물보다 전단응력에 대한 약한 저항성과 연성 거동을 보였다. Crystal orbital Hamilton population 분석 결과는 모든 전이금속 질화물의 전단 저항 경향성이 일치함을 보여주었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.150-163
• /
• 2021

Interest in eco-friendly materials with high efficiencies is increasing significantly as science and technology undergo a paradigm shift toward environment-friendly and sustainable development. MXenes, a class of two-dimensional inorganic compounds, are generally defined as transition metal carbides or nitrides composed of few-atoms-thick layers with functional groups. Recently MXenes, because of their desirable electrical, thermal, and mechanical properties that emerge from conductive layered structures with tunable surface terminations, have garnered significant attention as promising candidates for energy storage applications (e.g., supercapacitors and electrode materials for Li-ion batteries), water purification, and gas sensors. In this review, we introduce MXenes and describe their properties and research trends by classifying them into two main categories: transition metal carbides and nitrides, including Ti-based MXenes, Mo-based MXenes, and Nb-based MXenes.

• 한국재료학회지
• /
• 제16권8호
• /
• pp.473-478
• /
• 2006

The coherent interface energies and misfit strain energies of Fe/XN (X=Ti, Zr, Hf) systems were calculated by first principles method. The interface energies in Fe/TiN, Fe/ZrN and Fe/HfN systems were 0.343, 0.114, and 0.030 $J/m^2$, respectively. Influence of bond energy was estimated using the discrete lattice plane/nearest neighbor broken bond(DLP/NNBB) model. It was found that the dependence of interface energy on the type of nitride was closely related to changes of the bond energies between Fe, X and N atoms before and after formation of the Fe/XN interfaces. The misfit strain energies in Fe/TiN, Fe/ZrN, and Fe/HfN systems were 0.239, 1.229, and 0.955 eV per 16 atoms(Fe; 8 atoms and XN; 8 atoms). More misfit strain energy was generated as the difference of lattice parameters between the bulk Fe and the bulk XNs increased.

• Composites Research
• /
• 제32권5호
• /
• pp.296-300
• /
• 2019

2D 전이금속 탄화물(MXenes) 가운데, 타이타늄 기반의 $Ti_3C_2$는 뛰어난 전기전도성과 전기화학적 특성 및 표면작용기의 영향으로 이차 전지와 슈퍼캐패시터와 같은 에너지저장장치의 유망한 전극 물질로 각광받고 있다. 전극으로서 $Ti_3C_2$의 사용은 이온이 반응할 수 있는 표면적을 넓혀줄 뿐만 아니라, 이온의 확산 거리를 줄여주고, 전하의 운동을 향상시켜준다. 이 연구에서, 효율적으로 MAX phase로부터 $Ti_3C_2$를 합성하는 방법을 통해 리튬이온배터리에서 MXene기반의 전극 물질을 위한 새로운 방향을 제시하고자 한다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제54권1호
• /
• pp.33-37
• /
• 2017

Single phase niobium nitride (NbN) coatings were deposited using asymmetric bipolar pulsed dc sputtering by varying pulse frequency and duty cycle of pulsed plasmas. Crystal structure, microstructure, morphology and mechanical properties were examined using XRD, FE-SEM, AFM and nanoindentation. Upon increasing pulse frequencies and decreasing duty cycles, the coating morphology was changed from a pyramidal-shaped columnar structure to a round-shaped dense structure with finer grains. Asymmetric bipolar pulsed dc sputtered NbN coatings deposited at pulse frequency of 25 kHz is characterized by higher hardness up to 17.4 GPa, elastic modulus up to 193.9 GPa, residual compressive stress and a smaller grain size down to 27.5 nm compared with dc sputtered NbN coatings at pulse frequency of 0 kHz. The results suggest that the asymmetric bipolar pulsed dc sputtering technique is very beneficial to reactive deposition of transition-metal nitrides such as NbN coatings.

• Advances in nano research
• /
• 제13권3호
• /
• pp.259-267
• /
• 2022

Two-dimensional (2D) transition metal carbides/nitrides or "MXenes" belong to a diverse-class of layered compounds, which offer composition- and electric-field-tunable electrical and physical properties. Although the majority of the MXenes, including Ti₃C₂T_x, are metallic, they typically show semiconductor-like behaviour in their percolated thin-film structure; this is also the most common structure used for fundamental studies and prototype device development of MXene. Magnetoconductance studies of thin-film MXenes are central to understanding their electronic transport properties and charge carrier dynamics, and also to evaluate their potential for spin-tronics and magnetoelectronics. Since MXenes are produced through solution processing, it is desirable to develop deposition strategies such as inkjet-printing to enable scale-up production with intricate structures/networks. Here, we systematically investigate the extrinsic negative magnetoconductance of inkjetprinted Ti₃C₂T_x MXene thin-films and report a crossover from weak anti-localization (WAL) to weak localization (WL) near 2.5K. The crossover from WAL to WL is consistent with strong, extrinsic, spin-orbit coupling, a key property for active control of spin currents in spin-orbitronic devices. From WAL/WL magnetoconductance analysis, we estimate that the printed MXene thin-film has a spin orbit coupling field of up to 0.84 T at 1.9 K. Our results and analyses offer a deeper understanding into microscopic charge carrier transport in Ti₃C₂T_x, revealing promising properties for printed, flexible, electronic and spinorbitronic device applications.

• Composites Research
• /
• 제32권6호
• /
• pp.355-359
• /
• 2019

고효율의 물 분해 시스템은 수소 발생 반응(HER)과 산소 발생 반응(OER) 각각에서의 촉매로 인한 전기화학적 반응에서의 효율로 인해 향상되는 높은 과전압의 감소가 수반되어야 한다. 그 중에서도 전이 금속 기반의 화합물(산화물, 황화물, 인화물, 그리고 질화물)은 현재 상용되고 있는 귀금속을 대체할 촉매 재료로써 주목받고 있다. 본 연구에서, 우리는 FESEM 분석을 통해 최적의 단분산된 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 합성하고 XRD, FT-IR 분석을 통하여 결정성을 확인하고 TG-DTA를 통해 PBAs의 열적 거동을 확인하였다. 그리고 합성된 최적의 Co₃[Co(CN)₆]₂ PBAs를 열처리해서 단분산된 Co₃O₄나노 큐브를 합성하였고 XRD를 통해 이의 결정성을 확인하고 OER 측정을 진행하였다. 최종적으로 합성된 Co₃O₄ 나노 큐브는 10 mA·cm^-2의 전류 밀도에서 312 mV의 낮은 과전압과 96.6 mV·dec^-1의 낮은 Tafel slope을 보인다.

• 청정기술
• /
• 제24권1호
• /
• pp.9-14
• /
• 2018

본 연구에서는 TiN-Zr 수소분리막의 제조 공정에 대한 환경 영향 특성을 분석하기 위해 물질전과정평가를 수행하였다. Material Life Cycle Assessment (MLCA)의 소프트웨어로는 Gabi를 사용하였다. 이를 통하여 각 공정에서 미치는 영향과 특성화 별 환경영향평가를 수행하였다. 졸겔법에 의해 전구체 TiN을 합성하고 볼밀법을 이용하여 지르코늄을 코팅하였다. 이를 CIP, HPS에 의해 디스크 형으로 제작하였고 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 에너지분산형 분광분석법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS), X-선 회절분석기(X-ray diffraction, XRD), 열중량분석(thermo gravimetry/differential thermal analysis, TG/DTA), 비표면적분석(Brunauer, Emmett, Teller, BET) 및 가스 크로마토그래프 시스템(gas chromatograph system, GP)을 이용하여 분리막의 야금학적, 물리학적, 열역학적 특성을 분석하였다. 또한, 물질전과정평가를 위해 수행한 특성화와 정규화 결과, 영향범주 별 환경영향은 해양 생태 독성이 94%, 수계 생태 독성 2%, 인간독성 2%의 기여도를 보였다. 아울러, 제조공정 중 전기 사용이 생태계 영향에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 물질 전 과정 평가는 Eco-Indicator '99 (EI99)와 CML 2001 방법론을 기반으로 분석하였다.