[재료공학실험] 세라믹의 이온전도도 실험
[재료공학실험] 세라믹의 이온전도도 실험
1. 실험 목적 : 고체 전해질의 저항을 측정하여 이온전도도를 계산 할 수 있다.
여기서는 YSZ(Yttrium stabilized Zirconia)에서의 산소 이온 전도를 측정한다.
2. 이론적 배경
(YSZ)란 지르코니아에 이트리아가 첨가됨으로써 Zr4+이온 중 일부가 Y3+로 대체된다. 이에따라 4개의 O2- 이온 대신 3개의 O2- 이온으로 대체되며 결과적으로 산소빈자리(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다.
이러한 YSZ는 이러한곳에서 사용되는데
높은 경도와 화학적 안정성이 필요한 곳(예: 치관)
내화물 (예: 제트엔진)
가스 터빈의 단열 코팅재
이온전도성을 이용한 전자세라믹스
고체산화물 연료전지
높은 경도와 단결정의 광학적 특성으로 인해 보석으로도 쓰인다
2.1 Yttrium stabilized zirconia에서의 산소 이온 전도
- YSZ 혹은 ScSZ 에서의 이온 전도도는 ZrO2에서 Zr+4 대신 Y+3 혹은 Sc+3로 치환되면서
생기는 음이온 vacancy에 의한 전도도이다. 4개의 O2-를 3개의 O2-가 대체되면서 산소
이온 vacancy가 만들어지며 이러한 결함에 의한 mass transport를 위한 path의 형성에
의해 산소이온의 전도가 일어난다. 즉, impurity에 의한 defect의 형성이 주된 이온전도의
mechanism이 된다. 산소 이온전도는 온도에 의한 함수로 표현할 수 있으며, 온도에 따른
....
여기서는 YSZ(Yttrium stabilized Zirconia)에서의 산소 이온 전도를 측정한다.
2. 이론적 배경
(YSZ)란 지르코니아에 이트리아가 첨가됨으로써 Zr4+이온 중 일부가 Y3+로 대체된다. 이에따라 4개의 O2- 이온 대신 3개의 O2- 이온으로 대체되며 결과적으로 산소빈자리(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다(oxygen vacancy)가 만들어진다. 이렇게 생성된 산소빈자리 때문에 이트리아 안정화 지르코니아는 O2-이온 전도성를 갖게 되며 온도가 높을수록 전도도가 좋아진다. 이러한 특징은 고온에서 동작하는 고체산화물 연료전지에서 유용하게 쓰인다.
이러한 YSZ는 이러한곳에서 사용되는데
높은 경도와 화학적 안정성이 필요한 곳(예: 치관)
내화물 (예: 제트엔진)
가스 터빈의 단열 코팅재
이온전도성을 이용한 전자세라믹스
고체산화물 연료전지
높은 경도와 단결정의 광학적 특성으로 인해 보석으로도 쓰인다
2.1 Yttrium stabilized zirconia에서의 산소 이온 전도
- YSZ 혹은 ScSZ 에서의 이온 전도도는 ZrO2에서 Zr+4 대신 Y+3 혹은 Sc+3로 치환되면서
생기는 음이온 vacancy에 의한 전도도이다. 4개의 O2-를 3개의 O2-가 대체되면서 산소
이온 vacancy가 만들어지며 이러한 결함에 의한 mass transport를 위한 path의 형성에
의해 산소이온의 전도가 일어난다. 즉, impurity에 의한 defect의 형성이 주된 이온전도의
mechanism이 된다. 산소 이온전도는 온도에 의한 함수로 표현할 수 있으며, 온도에 따른
....
-
재료공학기초실험 - 세라믹의 곡강도측정실험
[재료공학기초실험] 제목 : 세라믹의 곡강도(Flexural strength) 측정 1. 실험 목적 세라믹 부품에 대한 일반적인 강도 측정법인 곡강도(굽힘 강도)를 측정한다. 2. 실험 준비물 ◎ 만능 시험기 ◎ 강도 측정.. -
재료공학 기초 실험 - 세라믹의 곡강도 측정
[재료공학기초실험 REPORT] 제목 : 세라믹의 곡강도(Flexural strength) 측정 1. 실험 목적 세라믹 부품에 대한 일반적인 강도 측정법인 곡강도(굽힘 강도)를 측정한다. 2. 실험 준비물 ◎ 만능 시험기 ◎ 강.. -
재료공학기초실험 - 세라믹 수축률 측정
1. 실험 목적 세라믹 재료의 소결 전, 후의 dimension을 측정함으로써, 소결 거동을 살펴보고 세라믹 부품 또는 제품을 제조할 경우 최종 제품의 크기를 결정할 수 있도록 한다. 2. 이론적 배경 1) 소결 (Sint.. -
화학공학실험 - 고체의 열전도도 측정 실험
고체의 열전도도 측정 실험 [목차] __1.서론 ____(1) 실험목적 ____(2) 개요 __2.이론 ____(1) 열전달 ___①전도열전달 ___②대류열전달 ___③복사열전달 _(2) 열전도 ____(3) 열전도도 _ __3.실험 ____(1)실험장.. -
재료공학 기초 실험 - 세라믹 수축률 측정
1. 실험 목적 세라믹 재료의 소결 전, 후의 dimension을 측정함으로써, 소결 거동을 살펴보고 세라믹 부품 또는 제품을 제조할 경우 최종 제품의 크기를 결정할 수 있도록 한다. 2. 이론적 배경 1) 소결 (Sint.. -
재료공학 기초 실험 - 세라믹의 경도와 인성의 측정
재료공학 기초 실험 - 세라믹의 경도와 인성의 측정 Ⅰ.경도, 인성, 강도 1. 경도(硬度) : 물체의 굳고 무른 정도. 경도(硬度)라고도 한다. 주로 광물이나 금속의 성질을 나타내는데 많이 쓰이는 말이다. 이것을 .. -
재료공학 기초 실험 - 세라믹의 경도와 인성의 측정
세라믹의 경도와 인성의 측정 Ⅰ.경도, 인성, 강도 1. 경도(硬度) : 물체의 굳고 무른 정도. 경도(硬度)라고도 한다. 주로 광물이나 금속의 성질을 나타내는데 많이 쓰이는 말이다. 이것을 수량으로 나타내기는 곤.. -
[재료공학 기초 실험] 세라믹의 경도와 인성의 측정
세라믹의 경도와 인성의 측정 □경 도 Ⅰ. 경도란 경도란 일반적으로 물체의 굳고 무른 정도를 말한다. 이것을 수량으로 나타내기는 곤란하므로 보통 굳기시험기에 의한 측정값을 사용하는데, 굳기시험기의 종류.. -
[전기전자실험] 고분자 전해질 이온전도도 측정
1. 실험 목적 : 고체 전해질의 저항을 측정하여 이온전도도를 계산 할 수 있다. 2. 실험 준비물 고체 전해질 (Yttrium or scandium) stabilized Zirconia Electrochemical impedance Analyzer Furnace (온도 제어.. -
열전도도 실험
열전도도 실험 1) 실 험 목 적 고체의 열전도 현상에 대한 이론과 열손실의 계산을 통해 재료에 따른 선택의 기초 자료로서 상대적인 고체의 열전도도를 이해한다. 이에 따른 열전도도의 측정 방법을 습득하고, ..
