g-C3N4 복합체의 비선형 전도 및 열전도

케이블 액세서리 절연체의 불균일한 전계를 최적화하는 데 사용되는 전계 등급 복합재(FGC)의 성능 향상을 위해, 본 연구에서는 액상 실리콘 고무(LSR) 기지에 그래핀 유사 질화탄소(g-C3N4)를 필러로 활용했습니다. 특히, 아스코르브산을 이용한 하소 공정을 통해 산소 도핑된 g-C3N4(O-g-C3N4)를 제조하고, 다양한 필러 함량의 g-C3N4/LSR 및 O-g-C3N4/LSR 복합재를 제작했습니다. 미세 구조 및 광학 특성 분석 결과, O-g-C3N4는 원본 g-C3N4의 결정 구조를 유지하면서도 더 얇은 층, 변형된 원소 조성, 그리고 27.8% 감소된 밴드갭을 나타냈습니다. 필러는 LSR 기지에 균일하게 분산되었습니다. 실험 측정 결과, 두 복합재 모두 비선형 전도성을 보였으며, O-g-C3N4/LSR은 더 낮은 필러 함량에서 더 뚜렷한 비선형성을 나타냈으나, 유전 파괴 강도는 더 빠르게 감소했습니다. 동일한 필러 함량에서 g-C3N4/LSR과 O-g-C3N4/LSR 복합재 간의 열전도도 차이는 미미하여, 밴드갭 폭의 변화가 열전도도에 유의미한 영향을 미치지 않음을 확인했습니다. g-C3N4의 저비용 합성 및 간단한 밴드갭 조절 방법은 FGC 제조를 위한 비선형 필러로서의 활용에 이점을 제공합니다. 이러한 결과는 g-C3N4의 응용 분야를 확장하고, 밴드갭 조절을 통해 FGC 필러 사용량을 줄일 수 있는 가능성을 제시합니다. 이는 재료공학 분야에서 고성능 전력 케이블 절연 재료 개발에 기여할 수 있습니다.