페롭스카이트 산화물(ABO₃)은 강유전, 자기, 광전자 응용의 핵심 소재다. PbTiO₃(PTO)는 강유전 페롭스카이트 중 가장 큰 사방정상 왜곡(c/a ≈ 1.064)과 가장 높은 자발 분극을 가져 우수한 유전, 압전, 열전 특성을 보인다. 고밀도 PTO 세라믹 제조의 기존 고상법은 결정립 성장, 미세균열, 조성 불안정 문제를 겪어 대체 합성 전략 탐구를 촉진했다. 용융염 합성(MSS)은 반응물을 용융 염화물 매질에 용해시켜 이온 수송과 핵생성을 촉진함으로써 저온, 단시간에 순수 페롭스카이트 상을 얻는 경로를 제공한다. 선행 MSS 연구들은 구형 PTO 나노입자를 얻었으나, 페롭스카이트 격자의 등방성 성장 경향으로 1차원 나노구조 제조는 제한적이었다. 최근 템플릿 MSS 접근법이 이방성 성장을 유도하는 데 가능성을 보였으나, 결과 형태의 종합적 유전 특성 평가는 부족했다. 여기서는 MSS와 템플릿 MSS로 각각 구형과 막대형 PTO 분말을 제어 합성하고, 이들의 유전 성능을 체계적으로 평가한다.
분석급 PbC₂O₄와 TiO₂(아나타제/루틸 혼합)는 시그마-알드리치에서 구입했다. NaCl, KCl, K₂CO₃, AgNO₃, HCl은 상하이 화학시약사에서 구입했다.
PbC₂O₄, TiO₂, NaCl, KCl 혼합물을 30분 볼밀한 후 알루미나 도가니에서 950°C, 5시간 소성했다. 후처리로 염화물 이온이 검출되지 않을 때까지(AgNO₃ 테스트) 물 세척하고 120°C에서 4시간 건조했다.
막대형 아나타제 TiO₂ 템플릿은 K₂Ti₄O₉(K₂CO₃와 TiO₂로부터 제조)를 HCl 침출과 800°C 어닐링으로 변환하여 제조했다. 이 템플릿을 PbC₂O₄와 NaCl-KCl(1:1:20:20 또는 1:1:60:60)과 혼합하여 800°C, 1-10시간 가열했다. 최종 생성물을 세척, 건조하고 1150°C, 2시간 소결하여 유전 시험용 펠릿을 치밀화했다.
X-선 회절(리가쿠 D/Max-RA, Cu Kα)로 상 순도 평가; SEM(히타치 S-3400 N II, 30 kV)로 형태 관찰; EDS로 조성 확인. 유전율과 손실은 은 도금 펠릿(12 mm × 1 mm)에 어질런트 4192 A 임피던스 분석기로 10 Hz-1 MHz 범위에서 측정했다.
모든 XRD 패턴은 사방정상 PTO(P4mm)로 인덱싱되며 격자 상수 a ≈ 0.390 nm, c ≈ 0.408 nm(c/a ≈ 1.045)다. 950°C/5시간 처리 후 모든 염 비율(1:1:10:10 ~ 1:1:60:60)에서 형태는 구형으로 유지되었다. 용융염은 주로 TiO₂ 표면으로 PbO 확산 매개체 역할을 하여 용액-침전 메커니즘으로 구형 PTO 핵생성을 가능하게 한다.
800°C 어닐링된 TiO₂ 템플릿은 순수 아나타제 막대(직경 480-570 nm, 길이 ~12 µm)를 생성했다. 이를 1:1:60:60 몰비율, 800°C/5시간 MSS에 사용하면 직경 480 nm-1.50 µm, 길이 최대 10 µm의 막대형 PTO가 형성된다. 용융염 함량과 반응 시간 증가는 막대 부피 분율을 ~97%까지 향상시켰다. 낮은 염 조건이나 장시간 가열(10시간)은 구형 입자를 선호하며, 높은 염 농도가 PbO의 느린 확산을 허용하여 나노결정들이 막대로 재조립되도록 이방성 성장을 촉진함을 시사한다.
구형 PTO는 뚜렷한 주파수 의존적 유전율을 보였다: 저주파(< 10³ Hz)에서 ~3000의 높은 값에서 10⁶ Hz에서 ~340으로 감소하며 낮은 손실(tan δ ≈ 0.06)을 보였다. 막대형 PTO는 더 평탄한 응답을 보였다: 같은 주파수 범위에서 εᵣ ≈ 140-150, tan δ ≈ 0.07-0.08. 구형의 우수한 유전 특성은 더 큰 결정립 크기(~2 µm)와 감소된 결정립계 분극에 기인한다. 이 값들은 졸겔법이나 수열법 PTO 나노입자 보고값을 능가하며 MSS 경로의 이점을 강조한다.
MSS와 템플릿 MSS로 고순도 사방정상 PbTiO₃ 분말을 제어된 형태로 제조할 수 있음을 입증했다. 구형 분말은 용융염 양에 관계없이 형태를 유지하는 반면, 막대형 분말은 높은 염 농도와 최적 반응 시간이 필요하다. 유전 측정 결과 구형 PTO가 최상의 성능을 보여 다층 커패시터와 공진기 응용에 강력한 후보임을 확인했다.
나노물질
요약 표면하 결함은 나노구조물의 정밀도와 성능에 큰 영향을 미칩니다. 본 논문에서는 분자 동역학 시뮬레이션으로 나노인덴테이션을 수행하여 가공 유도 표면하 결함이 전위 진화와 재료 기계적 특성에 미치는 영향을 조사했습니다. 시료 모델은 현실에 부합하는 나노 절삭으로 표면하 결함을 포함하도록 구성했습니다. 표면하 결함 형성 메커니즘과 가공 유도 결함과 전위 진화 간 상호작용 메커니즘을 논의했습니다. 단결정 구리 시료의 경도와 영률을 계산했습니다. 시뮬레이션 결과 표면하에 원자 클러스터, 적층 결함 사면체, 계단-봉 전위 등 안정적 결함
초록 제어 가능한 형태와 다양한 조성을 가진 폴리옥소메탈레이트 기반 나노소재(PNMs)를 탐색하고 제조하는 것은 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 3d-4f 금속을 이소폴리옥소메탈레이트와 앤더슨형 폴리옥소메탈레이트에 도입하여 각각 CeCdW₁₂ 나노플라워와 EuCrMo₆ 마이크로플레이크를 제조했습니다. PNMs에서 드문 형태에 영향을 미치는 인자를 규명하기 위해 일련의 대조 실험을 수행했습니다. 또한 396 nm 여기에서 EuCrMo₆의 방출 스펙트럼은 674, 685, 690, 707, 734 nm에서 Eu³⁺ ⁵D₀ → ⁷FJ
