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안녕하세요!
지르코니아에 관한 논문을 공부하고 있는 학생입니다.^^
논문을 보다가 궁금한 점이 있어서용..ㅠㅠ
제가 보는 논문은 지르코니아에 Al2O3를 첨가하면 입자성장억제를 하고 격자완화를 줄여주면서 강도가 증가한다고 합니다..
지르코니아 임플란트의 실패 원인으로 저온열화와 더불어 가공중 발생하는 결함이 주된 이유가 되고 있다고 합니다.
알루미나를 첨가함으로써 지르코니아의 단점을 보완시키는 것인지 아니면.........ㅠㅠ
그리고 만약 저온열화의 단점을 보완시킨다면 어떠한 원리에 의해서 보완되는지 알고 싶습니다.
그리고 저온열화현상에 대해서도 자세한 원리가 궁금해요...
1. 지르코니아에 알루미나를 넣는 이유
2. 알루미나를 넣었을때 입자성장억제를 하고 격자를 완화하면 왜 강도가 증가하는건지
2. 저온열화의 자세한 원리
부탁드려요! 감사합니당
여기에 대한 지식이 별로 없어서 논문을 읽어도 이해가 잘 되지 않아요 ㅠㅠ
논문 첨부합니당~~~
- 임플란트
- 지르코니아
- 저온열화
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변
김형근님의 답변
2011-10-15- 3
첨부파일
- 1). An-overview-of-zirconia-ceramics-Basic-properties-and-clinical-applications.pdf (0 KB)
- 2). Critical-Particle-Size-and-Phase-Transformation-in-Zirconia-Transmission-Electron-Microscopy-and-X-ray-Diffraction-Studies.pdf (0 KB)
- 3). Zirconia-세미나리뷰연재12.pdf (0 KB)
- 4). Alumina+Effect+on+the+Phase+Transformation+of+3Y-TZP+Ceramics[1].pdf (0 KB)
- 5). Grain-Growth-Kinetics-in-Alumina-Zirconia-(CeZTA)-Composites.pdf (0 KB)
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1). An-overview-of-zirconia-ceramics-Basic-properties-and-clinical-applications.pdf
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2). Critical-Particle-Size-and-Phase-Transformation-in-Zirconia-Transmission-Electron-Microscopy-and-X-ray-Diffraction-Studies.pdf
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3). Zirconia-세미나리뷰연재12.pdf
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4). Alumina+Effect+on+the+Phase+Transformation+of+3Y-TZP+Ceramics[1].pdf
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- 5). Grain-Growth-Kinetics-in-Alumina-Zirconia-(CeZTA)-Composites.pdf (0 KB)
먼저 제가 첨부해드리는 논문이 좀 도움이 되리라 여겨집니다.
전 지르코니아를 고온에서 사용(가스터빈 엔진)하는 연구원으로써 아는데로 말씀 드리겠습니다.
최대한 쉽게 설명하려 하다보니 좀 길어 졌습니다. 양해해주시고 읽어주세요.^^
1. 지르코니아에 알루미나를 넣는 이유
- 지르코니아는 바이오 재료뿐 아니라, 가스터빈 엔진 코팅에서도 굉장히 중요히 쓰이는 재료입니다. 과거에도 현재에도 쓰이는 모든 가스터빈엔진에는 지르코니아 코팅을 사용 합니다. 그러면, 왜 지르코니아냐 하면 (물론 다른 재료도 있을것 같지만, 현재 상태에서 말씀 드립니다.) 지르코니아는 많은 세라믹 중에서도 기계적 강도와 열전도가 굉장히 낮습니다. 따라서 고온재료로 많이 쓰이고 있는데, 바이오 재료 쪽에서는 고온이 아니지만,기계적 강도가 강한 재료로 많이 사용합니다. 하지만, 이놈은 고온이고 저온이고 상변이가 좀 심합니다. 일반적으로 이 지르코니아는 상온에서 모노클리닉상태(m-ZrO2)로 존재하는데, 이렇게 되면, 기계적 강도가 무지 떨어집니다. 왜냐하면, 모노클리닉 요놈은 다른 상(phase)보다는 부피가큽니다. 즉, 규빅(c) 에서 테르라고날 (t) 그리고 모노클리닉(m) 이렇게 될때 계속 부피가 커지거든요, 그러면, 생각해 보세요. 일정한 질량에 크기를 가지고 있는 놈이 자꾸 자기 몸을 키우면, 그만큼 스트레스가 받겠죠. 그리고 그로인해 균열도 생기겠구요. 그래서 그만큼 강도가 자꾸 약해지는것이지요. 하지만, 요런 상변이만 잘 조절하면 참 괜찮은 놈인데 그걸 연구하는 사람들이 바료 재료공학도이고, 그로인해 많은 첨가물이 개발이 되었는데, 그 대표적인게 바로 Y2O3입니다. 물론 다른 것도 많습니다. 시리아도 대표적인것이구요. 이 Y2O3는 그 양에따라 상변이 조절이 되는데, 일단은 님의 논문에 사용된 3Y-TZP는 3mol% yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystalline 으로써 제가 알기론 t-ZrO2 에 약간의 모노 클리닉 상이 포함되어 있는것으로 압니다. 그런데 이놈도 자꾸 부피가 커지고 상이 변이가 생겨 또다른 첨가물을 넣어 그것을 억제하려 하는데, 그것이 바로 알루미나입니다. 무론 그 양에 따라 다르지만, 알루미나의 역할은 상변이의 조절(그로인해 모노클리닉상의 양이 많이줄겠죠)과 지르코니아 입자성장의 억제입니다.
2. 알루미나를 넣었을때 입자성장억제를 하고 격자를 완화하면 왜 강도가 증가하는건지
- 그럼, 알루미나를 설명하기 전에 일반적인 입자성장 억제를 좀더 쉽게 말씀드리지요. 만약 하나의 결정입이 이을때와 여러개의 결정입이 서로 경계면(grain boundary) 을 가지고 있다고 생각해보죠. 이놈을 열충격을 가하거나 외부의 충격에 노출시겼을때, 하나의 결정립을 가지고 있는 놈은 그 자체로 스트레스를 안고 있기때문에 금방 깨지겠지요. 하지만, 경계면을 가지고 있는놈은 그 경계면을 따라 스트레스가 이동을 하며 완충시키게 됩니다. (물론 이가정은 충분한 소결로 인해 경계면이 생성 되었을때를 말씀드립니다) 그로인해 많은 바운더리를 가진놈이 없는 놈보다 좀더 외부 충격에 강한것이지요. 그래서 나노나노나노 하는것입니다. 그럼 어떻게 그렇게 많고 작은 결정립을 만드냐…하면, 이런 가정을 해 보지요. 하나의 정해진 공간이 있습니다. 그 안에 결정성장을 할 수 있는 결정 (1차상) 이 있구요. 그 어떤 외부요인들 즉, 압력이나 2차상이 없을때, 그 결정은 정해진 공간을 다 채울 정도로 성장을 할것입니다. 모노 크리스탈이 되겠지요. 하지만, 이번경우에는, 2차상을 넣어보죠, 물론 원래 결정보다 작은 놈으로 몇개 넣어보는거으로 하면, 그 1차상은 2차상에 의해 성장에 제지를 받겠지요 (그냥 단순해 벽에 부？서서 더이상 자랄 수 없다고 하면 쉬울 것 같습니다.) 그리고 다른 위치에 있는 2차상에 의해서도 그렇게 또 1차상이 제지를 받고 어느정도 크기가 한정이 생길 것입니다. 그리면 그렇게 해서 균일한 크기의 1차상 결정들이 정해진 공간안에 여기저기 생기겠지요(polycrystalline이 되겠지요.). 만약 더 많은 2차상이 있다면, 1차상들의 결정 크기는 더욱 더 제한이 생겨 작아지겠지요. 그러면 더많은 결정 경계면들이 생길것이고, 이로인해 아까 말씀드린데로 스트레스의 분출구(?)가 생기는 것입니다. 이때 그림을 머리속으로 그려보세요. 결정(1차상) 과 결정 (1차상) 속에 작은 입자들(2차상)이 군데 군데 박혀(?) 있는것처럼 되어 있겠지요? 그리고 에너지 적으로 간단히 얘기를 하면, 2차상의 에너지가 더 크니가 1차상이 잡아 먹지 못하고 그대로 거기서 주저 앉아서 성장을 멈추고, 2차상은 그래도 존재 하게 된는 것이지요.―요렇게 해서 결정 성장을 방해하는것을 pinning effect라 합니다.
2. 저온열화의 자세한 원리
이것은 위에 말씀드린데로 낮은온도에서 상변이에 의한 강도와 그 특성들이 저하되는것인데,,,반복 되는 이야기지만, 그것을 억제하기위해 2차상을 넣어 안정한 상태의 지르코니아를 만드는 것으로 알고 있습니다. 다시한번 강조하지만, 지르코니아는 상변이만 잘 조절하면 참 유용하게 쓰이는 세라믹 재료입니다. 고온이나 저온이나 그만큼 어렵기 때문에 아직도 계속 연구가 되고 있겠지요..^^
도움이 되셨길 바랍니다. 혹, 첨부가 잘 안보이면 다시 말씀해 주세요.
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안녕하세요!
지르코니아에 관한 논문을 공부하고 있는 학생입니다.^^
논문을 보다가 궁금한 점이 있어서용..ㅠㅠ
제가 보는 논문은 지르코니아에 Al2O3를 첨가하면 입자성장억제를 하고 격자완화를 줄여주면서 강도가 증가한다고 합니다..
지르코니아 임플란트의 실패 원인으로 저온열화와 더불어 가공중 발생하는 결함이 주된 이유가 되고 있다고 합니다.
알루미나를 첨가함으로써 지르코니아의 단점을 보완시키는 것인지 아니면.........ㅠㅠ
그리고 만약 저온열화의 단점을 보완시킨다면 어떠한 원리에 의해서 보완되는지 알고 싶습니다.
그리고 저온열화현상에 대해서도 자세한 원리가 궁금해요...
1. 지르코니아에 알루미나를 넣는 이유
2. 알루미나를 넣었을때 입자성장억제를 하고 격자를 완화하면 왜 강도가 증가하는건지
2. 저온열화의 자세한 원리
부탁드려요! 감사합니당
여기에 대한 지식이 별로 없어서 논문을 읽어도 이해가 잘 되지 않아요 ㅠㅠ
논문 첨부합니당~~~