KR102637894B1 - 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 자기 이방성이 제어된 자성입자 및 이를 포함하는 전자기파 흡수체에 관한 것으로, 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조하고 열고정한 뒤 자기장 열처리하는 방식으로, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 자성체에 부여하여 자기 이방성을 제어한다. 상기와 같이 자기 이방성이 제어된 자성입자는 전자기적 특성이 향상되며 이를 포함하는 전자기파 흡수체는 경량이면서도 우수한 전파흡수능을 나타내게 된다.

Description

자기이방성이 제어된 판상형 자성입자 및 이의 제조방법{Plate-shaped magnetic particle with controlled magnetic anisotropy and manufacturing method thereof}

본 개시는 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 또한 본 개시는 상기 자성입자를 포함하는 전자기파 흡수체에 관한 것이다.

자성체는 다양한 전자, 통신 기기에 사용되고 있으며, 유전특성과 자성특성을 동시에 가질 수 있기에 전자기파 흡수 또는 차폐 용도로도 사용되고 있다. 또한 자성체는, 재료의 합성법에 따라 다양한 종류와 특성을 갖기 때문에 그 응용범위가 넓다.

일례로 전자기파 흡수재료(RAM, Radar Absorbing Materials)로서 입사되는 전자기파가 매질의 표면에서 반사되지 않도록 내부에서 이를 흡수할 수 있는 물질로 사용되며, 주로 고분자 바인더, 가소제, 분산제 등의 보강재에 자성입자를 혼합하여 시트(Sheet)나 도료(Paint) 형태로 많이 사용된다.

특히, 전자기파 흡수재료로서 특정 기체의 외피에 도포할 때, 자성재료의 밀도가 높은 까닭에 전자기파 흡수 재료 전체의 무게 또한 급격히 증가하는 단점이 존재한다.

또한, 종래에 주로 활용되는 구 형태의 자성체는 자성체 내의 자기 스핀이 무작위로 정렬되어 있어 전자기파 흡수 특성 등 자성체의 전자기적 특성이 저하된다. 따라서 전자기적 특성의 저하를 최소화하는 자성입자에 대한 연구 개발이 필요한 실정이며, 이를 전자기파 흡수 재료에 적용하여 우수한 전파흡수능을 가지면서도 경량화 할 수 있도록 하고자 한다.

본 개시는 전자기적 특성이 향상된 자성입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 개시는 전자기적 특성이 향상되어 우수한 전파흡수능을 가지는 자성입자 및 이를 포함하는 경량의 전자기파 흡수체를 제공하고자 한다.

본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자의 제조방법은 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조하는 단계; 상기 판상형 자성입자를 열고정하는 단계; 및 상기 열고정 된 판상형 자성입자를 자기장 열처리하는 단계;를 포함한다.

또한 본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자는 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조한 후 열고정하고, 상기 열고정 된 판상형 자성입자를 자기장 열처리하여 제조한다.

일 실시예에 있어서, 상기 판상형 자성입자는 두께에 대한 장축 또는 단축의 비가 1 내지 100이며 상기 장축 또는 단축의 길이가 1 내지 30㎛로 제조되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자성체는 철(Fe)을 포함하며, 퍼멀로이, 샌더스트, Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cr-Si계 합금 또는 이들의 조합에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자성체는 구 형태일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자기장 열처리는 500 내지 1500G(gauss)의 자기장 하에서 300 내지 800℃의 온도로 열처리하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 열고정은 300 내지 500℃의 온도로 열고정하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 기계적 방법은, 볼밀링(ball milling), 아트리션밀링(attrition milling), 제트밀링(zet milling), 그라인딩(grinding) 또는 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상의 방법을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 기계적 방법은 2000 내지 4000 RPM으로 0.1 내지 2 mm 크기의 볼을 사용하여 볼밀링하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 전자기파 흡수체는 경량의 전자기파 흡수체로서, 상기 전자기파 흡수체 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부의 자성입자 및 40 내지 80 중량부의 매트릭스를 포함하며; 상기 자성입자는 본 개시를 따라 제조된 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자일 수 있다.

본 개시의 일측면에 있어서 우수한 전자기적 특성을 나타내는 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 또 다른 측면에 있어서, 자기이방성이 제어되어 우수한 전파흡수능을 나타내는 판상형 자성입자 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 또 다른 측면에 있어서, 본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자가 포함되어 고주파수 대역에서 우수한 전파흡수능을 가지면서도 경량인 전자기파 흡수체를 제공할 수 있다.

본 개시의 또 다른 측면에 있어서, 본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자가 포함하는 전자기파 흡수체를 적용하여, 우수한 전파흡수능을 갖는 군사 및 항공 분야의 비행체를 제공할 수 있다.

도1은 실시예 2 및 비교예 1의 자성입자를 SEM 촬영하여 형상을 비교한 사진이다.

이하 본 개시의 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하고 본 개시가 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.

본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가질 수 있다.

본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 배제하는 것은 아니다.

본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 사용하는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.

또한, 본 개시에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 개시에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.

본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 정도의 용어 "약" 등은 허용오차가 존재할 때 허용오차를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.

본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 자성입자의 제조방법은, 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조하는 단계; 상기 판상형 자성입자를 열고정하는 단계; 및 상기 열고정 된 판상형 자성입자를 자기장 열처리하는 단계;를 포함한다.

본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 판상형 자성입자는 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조한 후 열고정하고, 상기 열고정 된 판상형 자성입자를 자기장 열처리하여 제조한다.

상기와 같이 제조된 자기이방성이 제어된 자성입자는, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성의 두 가지 자기이방성 향상 효과를 갖는다. 구체적으로는 먼저 자성체를 판상형 자성입자로 제조하며, 형상 자기이방성을 부여하게 되고, 다음으로 자기장 열처리로부터 일축 방향 자기이방성을 부여하게 된다. 또한, 열고정 단계를 통해서 밀링 또는 그라인딩과 같은 기계적 방법으로부터 오는 판상형 자성입자의 자기변형(magnetostriction)을 최소화할 수 있다. 이로부터 본 개시에 따른 자기이방성이 제어된 자성입자는 전자기적 특성이 향상되게 되는 장점을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 판상형 자성입자는 두께에 대한 장축 또는 단축의 비가 1 내지 100일 수 있으며 상기 판상형 자성입자의 장축 또는 단축의 길이가 1 내지 30㎛로 제조되는 것일 수 있다. 또한 상기 두께에 대한 장축 또는 단축의 비는 1 이상, 10 이상, 20 이상, 30 이상, 40 이상, 50 이상, 100 이하, 90 이하, 80 이하, 70 이하, 60 이하, 50 이하 또는 상기 범위 내의 수치일 수 있으며 상기 장축 또는 단축의 길이는 1㎛ 이상, 5㎛ 이상, 10㎛ 이상, 15㎛ 이상, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하, 15㎛ 이하 또는 상기 범위 내의 수치일 수 있다. 상기 범위에서 자성입자의 판상형이 깨지지 않고 고르게 존재할 수 있으며 판상형으로부터의 형상 자기이방성이 자성입자에 효과적으로 부여될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자성체는 철(Fe)을 포함하며, 퍼멀로이, 샌더스트, Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cr-Si계 합금 또는 이들의 조합에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 다만 반드시 이에 제한하는 것은 아니며, 밀링 또는 그라인딩과 같은 기계적인 압착 및 편상화를 통해 본 개시의 물성을 달성하는 판상형 자성입자로 제조가 가능한 자성체이면 된다.

일 실시예에 있어서, 상기 자성체의 형태는 구형일 수 있다. 일례로, 구형 자성체의 입자크기(D₅₀)는 100㎛이하, 80㎛이하, 60㎛이하, 50㎛이하, 40㎛이하, 30㎛이하, 1㎛이상, 10㎛이상, 20㎛ 이상 또는 상기 범위 내의 수치일 수 있으며 좋게는 1 내지 50㎛, 1 내지 20㎛, 또는 1 내지 10㎛일 수 있다.

자성체의 입자크기가 너무 작을 경우 기계적 압착 시 판상형을 이루기 전에 깨져버리는 현상이 발생할 수 있으며, 입자크기가 너무 큰 경우 두께에 대한 또는 장축 또는 단축의 비를 만족하는 판상형 자성입자의 수득률이 감소할 수 있다. 단, 본 개시의 물성을 달성하는 한에서는 반드시 자성체의 형태를 구형으로만 제한하는 것은 아니며, 다른 형태의 자성체도 밀링 또는 그라인딩과 같은 기계적 방법을 통해서 본 개시의 물성을 달성하는 판상형 자성입자로 제조가 가능하면 된다.

상기 자성체를 기계적 방법으로 압착 및 편상화하여, 판상형 자성입자 형태로 제조함으로써 형상 자기이방성이 자성입자에 부여될 수 있다. 자기이방성은 자성입자의 자기 특성에 기인한 방향 의존성을 의미하고, 이러한 방향 의존성은 자성입자 내의 자기 모멘트의 방향에 따라 나타난다.

일례로 구형 자성입자는 자기 모멘트의 방향성이 존재하지 않아 모든 방향에 대해 무작위로 정렬될 수 있다. 따라서 구형 자성입자는 외부에서 입사되는 전자기파의 방향성과 관계없이 내부 자기 모멘트의 자화시간이 유사하게 소요되고, 특정 방향으로 입사되는 전자기파에 대하여 일부는 자화되지 않아 특정 방향의 전자기파 흡수 특성이 저하된다.

이러한 구형 자성입자를 기계적 방법으로 압착 및 편상화하여 판상형 자성입자 형태로 제조하게 되면, 판상형의 형상 자기이방성으로 인하여 특정 방향으로 입사되는 전자기파에 대하여 자성입자 내부의 자기 모멘트가 특정 방향으로 빠르게 배향되며 효과적으로 자화(Magnetization)할 수 있게 된다.

이처럼 판상형 자성입자는 특정 방향에 따라 자기 모멘트들이 우선적으로 정렬될 수 있으며, 구형 자성입자에 비하여 더 큰 표면적을 가지게 된다. 따라서 판상형 자성입자는 종래보다 향상된 전자기적 특성을 가질 수 있으며 외부에서 입사되는 전자기파에 대하여 효과적으로 상호작용하여 우수한 전파흡수능을 나타낼 수 있다.

또한 상기 형상 자기이방성이 부여된 판상형 자성입자를 자기장 하에서 열처리하여 일축 방향 자기이방성을 부가할 수 있다. 먼저 판상형 자성입자는 자기장 하에서 판상형으로 인한 자기이방성에 의해 특정 방향으로 내부 자기 모멘트를 정렬하게 되고, 열처리를 통해 자성입자가 추가적인 열에너지를 제공받음으로써 목표하는 일방향의 자기 모멘트의 정렬을 달성할 수 있게 된다. 상기 정렬로 인해 일축 방향 자기이방성이 판상형 자성입자에 부여되게 되며, 이로부터 자기장 하에서 열처리된 판상형 자성입자는 종래보다 향상된 전자기적 특성을 가질 수 있고 더불어 외부에서 입사되는 전자기파에 대하여 특정 축을 따라 자기 모멘트가 자화되기 때문에 효과적으로 전자기파와 상호작용하여 우수한 전파흡수능을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 자기장 열처리는 500 내지 1500G의 자기장에서 300 내지 800℃의 온도로 열처리하는 것일 수 있다. 또한 상기 자기장은 500G 이상, 600G 이상, 700G 이상, 800G 이상, 900G 이상, 1000G 이상, 1500G 이하, 1400G 이하, 1300G 이하, 1200G 이하, 1100G 이하 또는 상기 범위 내의 수치일 수 있으며, 상기 열처리 온도는 300℃ 이상, 400℃ 이상, 500℃ 이상, 800℃ 이하, 700℃ 이하, 600℃ 이하일 수 있다. 이와 같이 자기장 열처리를 통해서 열에너지를 제공받은 판상형 자성입자의 자기 모멘트가 자기장 방향을 따라 효과적으로 정렬할 수 있게 되며, 자성입자에 일축 방향으로 자기이방성이 효과적으로 부여될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 열고정은 300 내지 500℃의 온도로 열고정하는 것일 수 있다. 상기 온도는 300℃ 이상, 400℃ 이상, 500℃ 이하, 400℃ 이하 또는 상기 범위 내의 수치일 수 있다. 열고정을 통해 판상형 자성입자의 자기변형(magnetostriction)을 최소화할 수 있다.

일례로 밀링 또는 그라인딩과 같은 기계적 방법으로 자성체가 압착 및 편상화 될 때, 기계적 스트레스 및 연삭 작용으로 인한 결함이 발생하여 제조되는 자성입자의 자기변형 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이로 인해 열고정단계 없이 바로 고온에서 자기장 열처리를 진행하게 되면, 자화 과정에서 자성입자의 물리적 변형 및 자기변형이 일어날 수 있다. 따라서 제조된 판상형 자성입자는 물리적 변형 및 자기변형을 최소화하고자 열고정이 이루어진 후 자기장 열처리되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 기계적 방법은, 볼밀링(ball milling), 아트리션밀링(attrition milling), 제트밀링(zet milling), 그라인딩(grinding) 또는 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상의 방법을 포함하는 것일 수 있다. 단 반드시 이에 제한하는 것은 아니며 당업계에서 사용되는 다른 통상적인 밀링 또는 그라인딩, 이와 동일하거나 유사한 방법을 활용하여 자성체를 압착 또는 분쇄하여 판상형 자성입자를 제조하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 기계적 방법은 2000 내지 4000 RPM으로 0.1 내지 2mm 크기의 볼을 사용하여 볼밀링하는 것일 수 있다. 또한 본 개시의 물성을 달성하는 한에서는 볼밀링 조건을 특별히 제한하는 것은 아니지만 상기범위에서 볼밀링이 이루어질 때, 본 개시에서 목적하는 형상 이방성의 특성을 만족하는 자성입자의 수득률을 높여 제조할 수 있다. 또한 볼밀링의 시간을 조절하여 판상형 자성입자의 장축 또는 단축에 대한 두께의 비를 조절할 수 있으며, 일례로 볼밀링 시간이 증가할수록 자성입자가 더욱 편상화되어 두께에 대한 장축 또는 단축의 비가 증가한 판상형 자성입자가 제조될 수 있다. 또한 자성입자의 두께에 대한 장축 또는 단축의 비가 증가할 경우, 더 향상된 전자기적 특성을 나타낼 수 있다.

일 실시예에 있어서, 전자기파 흡수체는 경량의 전자기파 흡수체로, 상기 전자기파 흡수체 100 중량부에 대하여 20 내지 60 중량부의 자성입자 및 40 내지 80 중량부의 매트릭스를 포함하며 상기 자성입자는 본 개시에 따라서 제조된 자기이방성이 제어된 자성입자일 수 있다. 또한 상기 자성입자는 20 중량부 이상, 30 중량부 이상, 40 중량부 이상, 60 중량부 이하, 50 중량부 이하, 40 중량부 이하 또는 상기 범위 내의 수치로 포함될 수 있으며, 상기 매트릭스는 40중량부 이상, 50 중량부 이상, 60 중량부 이상, 80 중량부 이하, 70 중량부 이하, 60 중량부 이하 또는 상기 범위 내의 수치로 포함될 수 있다.

상기 전자기파 흡수체에 포함되는 자성입자는, 자기이방성이 제어되어 전자기적 특성이 향상된 자성입자이기 때문에, 종래보다 소량의 자성입자를 투입하여도 우수한 전파흡수능을 나타내는 경량의 전파흡수체를 제공할 수 있으며 예를 들어 전자파 관련 최첨단 전자장비 등의 분야에 적용할 수 있다.

특별히 이에 제한하는 것은 아니지만, 상기 전자기파 흡수체에 포함되는 매트릭스는 자성 입자가 균일하게 분산될 수 있는 고분자 물질, 가소제, 분산제 등일 수 있다. 또한 상기 매트릭스에 자성입자가 균일하게 분산된 전자기파 흡수체의 형태는 일례로 도료 형태일 수 있다.

매트릭스의 일 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 열가소성 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등), 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 불소계 수지(폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 등), 페녹시 수지, 폴리우레탄계 수지, 나이트릴부타디엔 수지, 페놀계수지(PE), 유레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르계 수지(UP), 2액형 에폭시 수지, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무(BR), 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리이소부틸렌(PIB) 고무, 아크릴고무, 불소고무, 실리콘 고무 및 클로로프렌 등이 있으며 매트릭스는 상기 물질 중 1종 이상을 포함한 것일 수 있다.

이하에서는, 구체적인 실험예들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 추가적으로 설명한다. 실험예에 포함된 실시예 및 비교예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

먼저 실시예들 및 비교예들에서의 물성 측정 방법은 하기와 같이 실시하였다.

1) 주사전자현미경(SEM)을 이용한 자성입자의 형상 관찰

하기 실시예들 및 비교예들의 자성입자는 SEM(Scanning Electron Microscope, Quanta FEG 650)을 이용하여 형상을 관찰하였다. 관찰 결과 중 실시예 2와 비교예 1에서 제조된 자성입자들의 형상을 비교한 결과를 도 1에 나타냈다.

2) 전자기적 특성 비교: 유전율 및 투자율 측정

자성입자의 전자기적 특성에 유전율과 투자율이 의미하는 바는, 먼저 유전율은 외부 전계가 가해질 때 물질 내부에서 전기분극(polarization)으로 형성되는 전기 쌍극자(electric dipole)가 얼마나 민감하게 잘 정렬 되는지의 정도를 나타내며, 전기분극으로 전하가 축적되며 해당 물질이 전하를 저장하는 능력의 척도를 나타낸다. 또한 투자율은 어떤 물질이 외부에서 주어진 자기장에서 자화(magnetization)하는 정도 및 자속(magnetic flux)이 흐르는 정도를 나타내는 계수로, 투자율의 값이 클수록 해당 물질의 자화가 용이하다는 것을 의미한다. 유전율 및 투자율이 외부 자기장의 주파수와 연관되면, 그 값이 복소수로 나타나게 되며 이를 복소 유전율 및 복소 투자율이라 한다.

따라서 이와 같은 복소 유전율 및 복소 투자율을 측정하여, 하기 실시예들 및 비교예들에서 제조된 자성입자의 전자기적 특성을 비교하였다.

이를 위한 시편은 주제(KFR-1275, 국도화학)와 경화제(KFH-5478, 국도화학)를 4:1의 중량비로 혼합하여 제조한 2액형 에폭시 수지에 자성입자를 7:3의 중량비로 혼합하여 제작하였으며, 제조한 시편들은 2 내지 18GHz 주파수 범위에서 네트워크 분석기(agilent 社) 및 도파관 법을 이용하여 복소 유전율 및 복소 투자율을 측정하였다. 상기 주파수 범위 중 중간값에 해당하는 10 GHz의 주파수에서 측정한 결과를 바탕으로 전자기적 특성을 비교하였다.

이하, 하기와 같이 실시예들 및 비교예들을 제조하고 물성 측정방법을 따라 평가한 결과를 후술하였다.

[실시예1]

구 형태의 철 자성입자 분말(Basf 社, D₅₀ 10μm)을 3000RPM으로 400시간동안 2mm 크기의 볼로 볼밀링하여, 두께에 대한 장축의 비가 60이며 장축의 길이가 20μm인 판상형 자성입자들을 제조하였다. 이 때, 주사전자현미경(SEM)으로 볼밀링 된 판상형 자성입자들을 촬영한 이미지에서 무작위로 선택한 자성입자 10개의 장축의 길이 및 두께를 측정한 뒤, 각 최대값 및 최소값을 제외한 나머지의 평균값을 계산하여 상기 두께에 대한 장축의 비 및 장축의 길이로 하였다.

상기 판상형 자성입자를 퍼니스에서 400℃로 1시간 동안 열처리하여 열고정한 다음, 1000G의 자기장을 인가하여 자기 이방성이 제어된 자성입자를 제조하였다.

[실시예2]

볼밀링을 200시간 동안 진행하여, 두께에 대한 장축의 비가 30이며 장축이 1㎛의 판상형 자성입자를 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다.

[실시예3]

볼밀링을 96시간 동안 진행하여, 두께에 대한 장축의 비가 20이며 장축이 10㎛의 판상형 자성입자를 제조한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다.

[비교예1]

구 형태의 철 자성입자 분말(철, Basf, D₅₀ 5μm)을 볼밀링과 열고정 및 자기장 열처리를 진행하지 않고 그대로 사용하였다.

[비교예2]

비교예1의 구 형태의 철 자성입자 분말을 볼밀링 및 열고정을 진행하지 않고, 실시예1과 동일한 조건으로 자기장 열처리하였다.

이하, 상기와 같이 제조된 실시예들 및 비교예들의 물성 평가 결과를 비교하였다.

먼저 실시예2와 비교예1에서 제조된 자성입자들의 형상을 SEM 촬영한 도 1을 통해, 비교예1의 철 자성입자의 구 형태와 실시예2에서 제조된 자기 이방성이 제어된 자성입자의 판상형을 확인할 수 있었다. 이로부터 비교예1과 달리 실시예에서 진행한 볼밀링 과정을 통해 실시예2에서 판상형 자성입자가 제조되었다는 것을 확인할 수 있었다.

다음으로, 10 GHz 주파수에서 측정된 복소 유전율 및 복소 투자율 측정 결과를 비교하였다.

먼저 복소 유전율의 실수부 값은 비교예들보다 실시예들에서 더 높게 나타났다. 구체적으로는 구 형태의 철 자성입자 분말을 사용한 비교예 1의 복소 유전율 실수부 값을 기준으로, 증가한 실수부 값의 변화율들을 비교하였을 때 비교예 2는 약 18%, 실시예 3은 약 23%, 실시예 2는 약 56%, 실시예 1은 331% 순으로 유전물성이 증가한 것이 확인되었다.

또한 복소 투자율의 실수부 값도 비교예들보다 실시예들에서 더 높게 나타났다. 구체적으로는 구 형태의 철 자성입자 분말을 사용한 비교예 1의 복소 투자율 실수부 값을 기준으로, 증가한 실수부 값의 변화율들을 비교하였을 때 비교예 2는 약 4%, 실시예 3은 약 6%, 실시예 2는 약 9%, 실시예 1은 11% 순으로 자성물성이 증가한 것이 확인되었다.

또한 동일하게 자기장 열처리가 이루어진 비교예 2와 비교하여, 판상형 자성입자 형태를 갖는 실시예들의 유전물성 및 자기물성이 더 크게 증가한 결과를 바탕으로, 실시예1 내지 실시예3의 자성입자들은 형상 자기이방성 및 일축 방향 자기이방성의 두 가지 자기이방성 모두 제어됨으로써 우수한 유전물성과 자기물성을 가진다는 것을 알 수 있었다.

위와 같은 평가를 통하여, 본 개시에 따라 형상 제어 및 자기장 열처리로 자기 이방성이 제어된 자성입자가 종래의 자성입자보다 우수한 전자기적 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이로부터 본 개시에 따른 자성입자를 포함하는 전자기파 흡수체는 경량이면서도 우수한 전파흡수능력을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상 본 개시의 실시예들을 설명하였으나, 본 개시는 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

1. 자성체를 기계적 방법으로 판상형 자성입자 형태로 제조하는 단계;
   상기 판상형 자성입자를 300 내지 500℃의 온도로 열고정하는 단계; 및
   상기 열고정 된 판상형 자성입자를 500 내지 1500G(gauss)의 자기장 하에서 300 내지 800℃의 온도로 자기장 열처리하는 단계;를 포함하는, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 판상형 자성입자는 두께에 대한 장축 또는 단축의 비가 1 내지 100이며 상기 장축 또는 단축의 길이가 1 내지 30㎛로 제조되는 것인, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 자성체는 철(Fe)을 포함하며, 퍼멀로이, 샌더스트, Fe-Si계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cr-Si계 합금 또는 이들의 조합에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 자성체는 구 형태인, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 기계적 방법은, 볼밀링(ball milling), 아트리션밀링(attrition milling), 제트밀링(zet milling), 그라인딩(grinding) 또는 이들의 조합에서 선택되는 하나 이상의 방법을 포함하는 것인, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기계적 방법은 2000 내지 4000 RPM으로 0.1 내지 2 mm 크기의 볼을 사용하여 볼밀링하는 것인, 형상 자기이방성과 일축 방향 자기이방성을 갖는 판상형 자성입자의 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제