일반기술

열전재료의 미세조직 제어 기술

Percolation 개념에 기초하여 열전재료의 미세조직을 제어함으로서 열전재료의 성능지수(figure of merit)를 향상 시킬 수 있는 기술 ◦ PbTe 열전재료를 대상으로 하여, percolation 개념에 기초하여 열전재료의 성능을 향상시킬 수 있는 미세조직 제어 기법 및 기초 재료공정 기술 개발 ◦ 열전재료의 에너지변환 효율 극대화 ◦ Percolation 거동 예측 기법 개발 - 열전재료에 있어서의 percolation 개념 정립 - Percolation 예측 입자배열 시뮬레이션 개발 - Percolation 예측 입자충진 모델 개발 ◦ Percolation 설계된 PbTe 열전재료 제조를 위한 재료공정 기술 확립 - 상반된 열/전기적 특성을 가진 PbTe 열전재료 분말 제조 - Percolation 설계된 PbTe 열전재료 소결체 제조 - Percolation 설계에 따른 PbTe 열전재료의 열전특성 변화 평가- 열전재료의 성능을 좌우하는 전기전도도와 열전도도의 독립적 제어가 가능- 열전냉각용과 열전발전용의 모든 열전재료에 적용 가능- 분말공정기술을 기본으로 하고 있으나, 다른 공정기술(박막공정 등)로의 확장도 가능함◦ Percolation 거동 예측 기법 개발 - 입자크기가 같은 이종(異種) 분말입자를 혼합한 혼합체 내의 각각의 입자들의 3차원 배치구조의 분말 혼합비에 따른 변화를 2차원 입자배열 시뮬레이션을 통하여 예측할 수 있었다. - 2차원 입자배열 시뮬레이션을 통하여 특정 분말혼합비에서 입자들의 기하학적 배치구조에 percolation 천이 거동이 나타나는 것을 알았다. - 서로 다른 입자크기 분포를 가진 두 종류의 분말을 혼합한 혼합체내의 기하학적 입자배치구조의 분말혼합비에 따른 percolation 천이 거동을 혼합분말의 충진특성으로 예측할 수 있었다. ◦ Percolation 설계된 PbTe 열전재료 제조를 위한 재료공정 기술 확립 - 용해+기계적분쇄공정에 의해 서로 상반된 열/전기적특성을 가진 PbTe 열전재료 분말을 제조할 수 있었다. - 서로 상반된 열/전기적특성을 가진 두 종류의 PbTe 분말을 혼합하여 제조된 PbTe 복합소결체는 특정한 분말혼합비에서 전기비저항이 percolation 천이거동을 나타내었으며, 이러한 전기비저항의 percolation 천이거동을 입자충진모델을 사용하여 예측할 수 있었다. - Percolation 개념에 기초하여 미세조직이 제어된 PbTe 소결체는 그렇지 않은 PbTe 소결체에 비하여 약 1.5～2배 높은 성능지수를 나타내었다.