소개
열분해 질화붕소(PBN)와 열분해 흑연(PG)은 고온 응용 분야의 기능성을 다루는 데 있어 핵심적인 역할을 해왔습니다. 이는 매우 효율적이기 때문입니다. 내화 재료이 글에서는 PBN과 PG에 대해 알아보고, 두 가지의 차이점과 실제 적용 사례를 살펴보겠습니다. 또한, 투자를 고려하고 있다면 PBN과 PG가 얼마나 수익성이 좋은 사업인지도 알아보겠습니다.
열분해 질화붕소(PBN)와 열분해 흑연(PG)의 차이점
열분해 질화붕소는 화학 기상 증착법을 통해 생산되는 고순도 세라믹 소재입니다. 냄새가 없고 육방정계 결정 구조를 가지고 있어 흑연으로 착각하기 쉽습니다. 상품명은 PBN입니다. 열분해 질화붕소는 질화붕소 중 가장 강하고 순수한 형태 중 하나입니다(순도 약 99.9%). 그 이유는 조밀하게 뭉쳐진 이방성 구조와 생산 과정에서 발생하는 높은 열 때문입니다.
열분해흑연은 진공로에서 매우 높은 온도에서 탄화수소가스를 분해하여 생산되는 특수흑연입니다.
열분해 질화붕소와 열분해 흑연의 특성
PBN은 대부분 주황색 또는 희끄무레한 외관을 띠며 밀도는 2.15 g/cm³입니다. 표면은 매끄럽고 기공이 없습니다. PBN의 인장 강도는 153.84 N/mm²이며 탄성 계수는 235,690 N/mm²입니다. 유전 강도는 56kV/mm이며, 매우 높은 열충격 저항성을 가지고 있어 기계적 응력을 견딜 수 있습니다.
PBN의 강도는 온도가 2473°K까지 상승함에 따라 증가합니다. 온도가 3273°K로 상승하면 열분해된 질화붕소 화합물이 붕소와 질화물로 분해됩니다. 열분해된 질화붕소는 낮은 팽창 계수(2.1 x 10-6°C)를 가지고 있어 극한의 온도와 압력에서도 안정적인 형태를 유지합니다.
더욱이, 화학적으로 불활성이기 때문에 녹이 잘 슬지 않습니다. 왜냐고요? 화학 물질이나 산의 공격에도 충분히 견딜 수 있기 때문입니다.
그림 1: 열분해 질화붕소(PBN)
PG는 주로 원반, 시트 또는 판 형태로 존재하는 검은색 고체입니다. 최대 인장 강도는 200MPa이며, 밀도는 1.30~2.265g/cm³입니다. 또한 수직 열전도도는 80W/m·K입니다.
또한, PG는 최대 20 µm/m·°C의 열팽창을 견딜 수 있습니다. 수직 전기 저항률은 0.15~0.25 Ω·cm입니다. 따라서 압축, 굽힘, 인장 시 최대 강도는 온도가 증가함에 따라 증가합니다.
그림 2: 열분해흑연(PG)
고온 환경에서의 열분해 질화붕소(PBN) 및 열분해 흑연의 응용
고전력 전자 장치
PBN은 세라믹 매트릭스 나노복합체로 구성되어 전기 절연성이 뛰어나고 고온에서 안정성과 효율성을 보장합니다. 또한, PBN은 고온을 요구하는 모든 전력 전자 장치에 필요한 고강도 웨이퍼 생산에도 도움이 될 수 있습니다.
열분해 흑연은 오늘날 고에너지 전자 제품에서 효율적인 방열판 역할을 하는 경향이 있습니다. 장비와 기기의 수명을 과열 없이 연장할 수 있습니다. PBN은 또한 전자 제품용 OLED 디스플레이와 LED 조명 제조에도 도움을 줄 수 있습니다.
반도체 제조
PBN과 PG는 반도체 산업에서도 중요한 역할을 합니다. 반도체의 결정 성장과 효율적인 방열은 PBN을 사용하여 향상됩니다. PBN 도가니 순수한 특성과 열 안정성을 보장하는 능력 때문입니다. 이를 통해 오염이 없어 전자 부품이 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
반도체 웨이퍼 제조 공정에서 균일한 가열은 고배향 열분해 흑연(HOPG)의 기능입니다. 이 기능이 반도체 제조 공정을 보장합니다. 
그림 3: PBN 도가니
원자로 구성 요소
PBN과 PG의 내화 세라믹 소재는 극한의 방사선과 열에도 견딜 수 있습니다. 특히 PG는 안정성이 높아 원자로 노심 설계에 적합한 소재입니다. 반면, PBN은 단열성과 화학적 안정성이 뛰어나 원자로 부품의 안전성과 효율을 보장합니다.
항공우주공학
항공우주 기계, 비행기, 제트기의 내화 라이닝은 비행과 재진입 중에 원활한 기능을 촉진하는 경향이 있기 때문에 열분해성 질화붕소 재료를 사용합니다.
특히 PG는 열전도 능력을 강화하는 cmc 복합재로 구성되어 있어 민감한 우주선 구성 요소에 대한 우수한 방열판 역할을 합니다.
약
멸균에 사용되는 대부분의 장비는 열 안정성과 생체 적합성 덕분에 PBN과 PG로 제작된 부품을 사용합니다. 이러한 열 안정성 덕분에 매염제 없이도 극한 환경에서도 견딜 수 있는 의료용 임플란트를 제작할 수 있습니다.
마이크로파 및 RF 응용 분야
PBN은 열 안정성과 절연성이 뛰어나 창문 및 마이크로파 기판의 주요 구성 요소로 사용할 수 있습니다. 고차 열분해 흑연(HOPG)은 또한 RF 장치의 열을 효율적으로 방출하여 최적의 성능을 발휘하도록 합니다.
PGN과 PG의 수익성 있는 사업
열분해 질화붕소(PBN)와 열분해 흑연(PG)은 여러 수익성 높은 산업에서 주요 혁신을 이끌어낼 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, PBN과 PG 사업에 종사하면 전기 산업에서 우위를 점할 수 있습니다. 이는 PBN-PG 복합 발열체에 대한 관심이 높아지고 있기 때문입니다.
PBN-PG 복합 발열체는 내구성이 매우 뛰어납니다. 화학 기상 증착(CVD) 기술을 사용하여 PBN 요소에 PG를 증착하여 반도체에 사용되는 내구성 있는 세라믹을 만듭니다. 이러한 반도체는 노트북, 휴대폰, 로봇 등의 마이크로칩 구성 요소입니다. 따라서 PBN-PG 복합 발열체의 수요가 매우 높습니다.
이 사업에 뛰어들고 싶다면 큰 수익과 성장을 확신할 수 있습니다. PBN-PG 복합 발열체는 엔지니어, 특히 노트북, 휴대폰, 태블릿 등 제조업체에 더욱 효율적인 옵션을 제공하여 열을 쉽게 발산하는 제품을 만들 수 있는 선택지를 제공합니다.
그림 4: PBN-PG 복합 발열체
PBN은 수평 주조기용 브레이크 링에 이상적인 제품 구성 요소입니다. 고온로나 진공 시스템의 절연체도 필요한 경우 PBN을 사용하는 것이 더 좋습니다.
또한, 고배향 열분해 흑연(HOPG)은 X선 분광법에서 분산성 성분으로 사용됩니다. 플라스틱 산업 제조업체는 PG를 사용하여 플라스틱 제품을 강화합니다. PBN은 또한 뛰어난 내마모성으로 자동차 산업에서 중요한 역할을 하는데, 마찰로 인한 마모를 줄여 모터 부품이나 엔진의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
열분해 질화붕소(PBN)와 열분해 흑연(PG)의 주요 차이점은 무엇입니까?
PBN과 PG의 주요 차이점은 구성에 있습니다. PG는 PBN보다 열전도도가 훨씬 높습니다. PG는 전기 도체인 반면 PBN은 절연체입니다. 이러한 특성으로 인해 PBN은 높은 열 저항 측면에서 더 효율적입니다.
내화재료란 무엇인가?
내화 재료는 단순히 단열재일 뿐입니다. 내화 재료는 매우 높은 온도를 견딜 수 있는 특성을 가진 재료입니다. 또한 화학적 공격과 충격에도 매우 강합니다.
결론
열분해 질화붕소와 열분해 흑연은 전자 및 항공우주 산업에서 큰 발전을 이루고 있습니다. 특히 PBN은 내열성을 보장하여 고온 장치의 부품을 고온으로 인한 손상으로부터 보호합니다. PG는 전기 부품의 열을 발산합니다.