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보고서 상세정보

격자간 전자 (Interstitla Electron) 배열의 차원제어를 통한 신 기능성 전자화물 (Electride) 창조
Discovery of New Functional Electride through the Dimensional Control of Interstitial Electron Arrays

  • 사업명

    창의소재디스커버리사업

  • 과제명

    격자간 전자(Interstitial Electron) 배열의 차원제어를 통한 신 기능성 전자화물(Electride) 창조

  • 주관연구기관

    성균관대학교
    SungKyunKwan University

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-11

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    Ministry of Science, ICT and Future Planning

  • 등록번호

    TRKO201600001223

  • 과제고유번호

    1711027172

  • 키워드

    전자화물.격자간 전자.전산모사.전자소재.촉매소재 자성소재 전자 배열 이미징.Electride.Interstitial Electrons.Computer Simulation.CALYPSO.DFT.Electronic Materials.Catalytic Materials.Magnetic Materials.Electron Arrays Imaging.

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    IV. Major results of the preliminary research
    o Material design
    • High Performance Computing-based DFT/Beyond DFT calculat...

    IV. Major results of the preliminary research
    o Material design
    • High Performance Computing-based DFT/Beyond DFT calculation of pre-reported electride materials and database mining & screening Evaluation weight 20%): Database condtruction for electride materials (interstitial electron density ratio, work function mapping) → Material screening performed over 300 possible composites, Crystal structure calculation over 500,000 repetition
    • CALYPSO+Beyond DFT -based material design and application(weight 25%): New functional material proposal based on CALYPSO theory → Successful determination of 106 kinds of electride material groups
    o Material synthesis
    • Pending patent of two representative electride materials among 10 synthesized electrides during preliminary research (Evaluation weight 25%): Substitutional synthesis of over 10 candidate materials by combinatorial melting/sintering and patent application → Gd2C magneto caloric materials (Reduction of rare-earth material ratio and improvement of magneto caloric effect by 70% compared to commercialized Gd materials, Curie temperature tuning capability by Y substitution of Gd, including wide range of patent claim on compositional variation). Hf2S -based strong electron donor type materials (work function 2.7 eV, electron density ~2x1022 cm-3, better performance and chemical stability due to oxidized surface layer compared to commercialized Mo materials. Patent claim includes material claim covering wide range of Hf2+xS system and surface oxidation complexes).
    • Database construction and determination of property defining parameter in material design/synthesis/evaluation (Evaluation weight 10%): Categorization of electonic/catalytic/magnetic electride materials based on property defining parameters (work function, conductivity, magnetization, and electron transfer ratio) → Successful categorization of carbide, nitride, sulfide, oxide, and halide system
    o Material characterization/evaluation
    • Precise crystal structure analysis of pre-reported electride or materials synthesized in preliminary research (Evaluation weight : 10%): Electron microscopy observation of electron distribution of at least one elctride material
    o Material applications
    • Successful encapsulation for chemical stability and catalytic reactivity of pre-reported electride or materials synthesized in preliminary research (Evaluation weight : 10%): Establishment of oxidation preventing layer and reactivity improvement layer for at least two electride materials having low work functions → Development of polyaniline-based surface stability improving coating process oriented for mass production based on two dimensional Ca2N electride developed in the preliminary research


    先기획연구의 목표인 On-demand형 전자화물 소재 Design Rule 확립 완료
    ○ Data Mining 수행을 위한 전자화물 고유 물질 상수 기반 Prefactor 설정 검증 완료
    ○ CALYPSO+DFT 기반 계...

    先기획연구의 목표인 On-demand형 전자화물 소재 Design Rule 확립 완료
    ○ Data Mining 수행을 위한 전자화물 고유 물질 상수 기반 Prefactor 설정 검증 완료
    ○ CALYPSO+DFT 기반 계산 방법에 따른 효율적 물질 설계 방법 확립
    - CALYPSO에 의한 104개 전자화물 물질 확보 및 11개 소재 합성 성공
    ○ 新계산 방법 적용으로 더욱 효율적 물질 설계 알고리즘 개발(Inverse Design)
    ○ 합성 실험을 위한 이론적 열역학적 반응 루트 검증 방법론 확보 성공
    ○ 합성 분석을 통한 계산 정밀도 검증. Y2C계 자성소재 및 Hf2S계 전자소재
    - 원천 소재 특허 2건 출원 (11월 예정): Y2C-Gdsub>2C계 자성소재, Hf2S계 전자소재
    ○ 공기중 안정한 전자화물 종 개발 성공 나노분말제조에 따른 산화안정성 확보
    ○ 폴리머 코팅 공정 개발로 열적 화학적 안정화 기술 확보 (길목특허 1건 11월 예정)


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 15
    7. 목차 ... 16
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 17
    9. 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 17...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 9
    6. CONTENTS ... 15
    7. 목차 ... 16
    8. 제1장 先기획연구 개요 ... 17
    9. 1. 先기획연구의 목적, 필요성 및 범위 ... 17
    10. 2. 대상 소재기술의 정의 및 개념 ... 18
    11. 제2장 기술개발 현황 및 조사·분석 ... 19
    12. 1. 국내·외 기술개발 현황 ... 19
    13. 2. 선행 연구 조사·분석 및 시사 ... 21
    14. 제3장 기술개발 목표 및 내용 ... 22
    15. 1. 원천특허 포트폴리오 ... 22
    16. 2. 연구개발내용 및 범위 ... 30
    17. 3. 기존 기술과의 차별성 및 원천성 ... 32
    18. 4. 국가 소재 R&D 전략과의 연계성 및 부합성 ... 33
    19. 5. 先연구내용 및 결과 ... 34
    20. 제4장 先기획연구 활동 추진 내용 ... 80
    21. 1. 先기획연구 추진 체계 ... 80
    22. 2. 先기획연구 방법론 ... 82
    23. 3. 先기획연구 활동 내용 ... 83
    24. 제5장 기대성과 및 활용 계획 ... 84
    25. 1. 기대성과 ... 84
    26. 2. 상용화 예상 분야 ... 86
    27. 3. 경제성 분석 ... 86
    28. 제6장 참고문헌 ... 88
    29. 끝페이지 ... 89
  • 참고문헌

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