나노 SiO2 코팅 FeSiAl 연자성 복합재 고주파 성능 최적화

기존 SiO2 코팅 기술은 고주파 환경에서 연자성 복합재(SMC)의 높은 투자율, 낮은 손실, 우수한 기계적 특성을 동시에 달성하는 데 한계가 있었습니다. 본 연구에서는 커플링제 KH792를 활용한 졸-겔 방식으로 FeSiAl 분말에 나노 SiO2 층을 코팅하는 간단한 방법을 제시합니다. KH792의 두 아미노기는 다중 수소 결합을 형성하여 SiO2와 FeSiAl 간의 결합력을 강화하고 SiO2 층의 무결성을 유지함으로써 우수한 기계적 강도를 확보하고 100 kHz-4 MHz 대역에서 와전류 손실을 효과적으로 억제합니다. 합성 조건 최적화를 통해 약 30 nm 두께의 SiO2 층이 FeSiAl 분말 표면에 균일하고 완벽하게 코팅되었습니다. 이는 접착력 향상, 분말 유동성 개선, 절연층 두께와 분말 간 거리의 균형 유지, 그리고 효과적인 전기적 절연 형성에 기여합니다. 최적화된 FeSiAl@SiO2 SMC는 280 N의 압축 강도, 1 MHz에서 63.7의 투자율, 100 kHz에서 65.9 kW/m3 및 1 MHz에서 1697.6 kW/m3의 전력 손실(50 mT), 4 MHz에서 166.4 kW/m3의 전력 손실(5 mT)을 보였습니다. 또한, 16 MHz까지 60 이상의 유효 투자율과 282.2 MHz의 차단 주파수를 달성했습니다. 이러한 특성은 SMC를 인덕터로 활용할 때 낮은 온도 상승에 유리합니다. 본 연구는 SiO2 층이 FeSiAl SMC의 기계적 및 연자성 성능에 미치는 영향에 대한 심층적인 이해를 제공합니다.