KR101242529B1 - 나노 실리콘카바이드 코팅을 이용한 탄소재료 계면강화 방법 - Google Patents

나노 실리콘카바이드 코팅을 이용한 탄소재료 계면강화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 실리콘카바이드 코팅을 이용하여 탄소재료의 계면강화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 탄소재료-알루미늄 복합체는 무게가 가볍고, 역학적 강도가 우수하여 현재 사용되는 자동차 부품 및 알루미늄 휠에 적용가능하며, 고강도가 요구되는 항공기, 우주선, 선박 등의 소재로서도 활용될 수 있다.

Description

나노 실리콘카바이드 코팅을 이용한 탄소재료 계면강화 방법 {Method of Interface Hardening of Carbon Material Using Nano Silicon Carbarde Coating}
본 발명은 나노 실리콘카바이드 코팅을 이용하여 탄소재료의 계면강화하는 방법에 관한 것이다.
알루미늄은 주방에서 사용하는 포일(foil)에서, 일회용 식기, 창문, 자동차, 항공기 및 우주선 까지 생활에 다용도로 사용되고 있다.　 알루미늄의 특성으로는 철의 중량의 1/3 정도로 가볍고, 다른 금속과 합금을 시킬 경우 뛰어난 강도를 갖는다.　 또한 알루미늄 표면에는 화학적으로 안정한 산화막이 존재하여 수분이나 산소 등에 의해 부식이 진행되는 것이 방지되므로 화학적으로 안정하다. 또한, 기존의 철제 부품 대비 무게가 가벼워 경량화에 따른 연비 감소에 기여할 수 있어 자동차와 항공기 부품소재로 사용되어 왔다. 그러나 이와 같은 알루미늄은 철에 비해 인장 강도가 약 40 %정도 밖에 되지 않아 구조용재로 사용할 경우 구조용 알루미늄 관이나 판재의 두께가 매우 두꺼워지고, 이는 결국 재료가 과다하게 소요되고, 과다한 재료비를 필요로 하는 문제점이 발생하게 된다.
한편, 종래부터 탄소나노튜브는 그 특징적인 구조로부터 기계적 성질이 우수한 것으로 알려져 있다. 다중벽 탄소나노튜브와 탄소섬유의 인장 강도는 각각 63 GPa(http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube)와 3.5 GPa(Toray industries)의 값을 갖는다.
이러한 탄소나노튜브를 이용하여 고강도 탄소나노튜브/알루미늄 복합재료를 제조하는 방법들이 제시되어 왔다. 그 제조방법의 예로서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 분말과 탄소나노튜브를 혼합한 후 가압, 가열을 행하는 분말 야금적 방법 반융해 상태의 알루미늄 합금을 연속적으로 교반하면서 소정량의 탄소나노튜브를 첨가하는 반융해 교반 응고적 방법 탄소나노튜브를 가압하고 다공질 예비 성형체를 용융한 알루미늄 합금을 함침시키고 복합화하는 용융 가압 함침적 방법 등이 제안되었다.
그러나 이들 제조방법을 이용하는 경우 알루미늄과 탄소나노튜브의 비중이 크게 다르므로 탄소나노튜브를 알루미늄 금속 중에 균일하게 분산하는 것은 극히 곤란하였다. 또한 균일한 분산을 위해 용해주조법을 사용하게 될 경우 알루미늄과 탄소간의 공유결합에 의해 탄소재료가 분해되는 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 탄소나노튜브를 이용하여 나노입자를 제조하고 크기를 조절하는 방법(한국특허출원 제10-2010-0010573) 및 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법(한국특허출원 제10-2007-0135267) 등에 관한 연구가 이루어져 왔다.
본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 볼밀(ball mill) 및 고주파가열을 이용하여 나노 실리콘카바이드로 탄소나노튜브 등의 탄소재료를 코팅하고, 용해주조 시 알루미늄과의 탄소재료간의 공유결합을 억제하고 임펠라(impeller) 교반법을 이용하여 알루미늄 내부에 균일하게 분산시켜 기존 알루미늄에 비해 알루미늄의 기계적 성질을 현저히 개선하였다.
본 발명의 목적은 탄소재료에 나노 실리콘카바이드를 코팅하여 탄소재료의 계면강화시키는 방법을 제공하는 것이다.
　본 발명의 다른 목적은 상기 탄소재료를 이용하여 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법을 제공하는 것이다.
　본 발명의 다른 목적은 기계적 강도가 강화된 탄소재료 함입 알루미늄 복합체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 실리콘 나노입자와 탄소재료를 혼합하여 실리콘-탄소재료 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 실리콘-탄소재료 혼합물에 고주파 유도 열처리하는 단계를 포함하는, Si-C 공유결합을 형성시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 실리콘 나노입자와 탄소재료를 혼합하여 실리콘-탄소재료 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 실리콘-탄소재료 혼합물에 고주파 유도 열처리하는 단계를 포함하는, 탄소재료의 계면강화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 실리콘 나노입자와 탄소재료를 혼합하여 실리콘-탄소재료 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 실리콘-탄소재료 혼합물에 고주파 유도 열처리 하여 Si-C 공유결합을 형성시키는 단계; 및 (c) 상기 Si-C 공유결합이 형성된 탄소재료를 알루미늄과 혼합하고, 혼합물을 볼 밀(ball mill)하여 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법을 제공하고, 상기 탄소재료가 혼합된 알루미늄에 알루미늄을 추가로 첨가하여 용해시키는 단계(d)를 추가적으로 포함하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 "탄소재료"는 흑연, 흑연섬유, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 현재 수입 가능한 탄소재료는 직경이 0.4 nm 내지 16 μm이고, 길이가 10 nm 내지 10 cm인 것으로 알려져 있다.　 즉, 탄소나노튜브는 현재까지 보고된 자료(Science 292, 2462 (2001))로 제일 작은 직경의 크기는 0.4 nm로 알려져 있으며, 탄소 섬유는 상용화된 제품의 직경이 최대 16 μm로 알려져 있다(Taiwan Carbon Technology Co). 본 발명에서 사용한 탄소재료로서 다중벽 탄소나노튜브는 직경이 10 내지 20 nm, 길이가 10 내지 20 μm인 것을 사용하였다. 그러나 본 발명의 방법은 탄소재료의 크기에 어떠한 제한을 받는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 실리콘 나노입자는 실리콘 분말 크기의 조절을 위해, 볼 밀(ball mill)에 의해 제조되는 것을 특징으로 할 수 있고, 실리콘 분말과 탄소재료의 혼합비율은 1 내지 50wt%일 수 있다.　 실리콘 분말과 탄소재료를 강철 용기에 볼과 함께 넣고 비활성 기체 분위기 하에서 볼밀을 진행한다. 볼밀은 100 rpm 내지 5000 rpm으로 1시간 내지 10시간일 수 있다. 그러나 본 발명의 방법은 볼밀 하는 상기 rpm 및 시간에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 실리콘 분말의 크기를 조절하는 방법은 크게 볼에 의한 분쇄과정과 탄소나노튜브에 의한 분쇄 과정으로 구성되어 있다(한국특허출원 10-2009-0009366). 도 2는 본 발명의 메카니즘을 나타내기 위한 개념도이다. 본 발명을 수행하기 위해서는 도 2 (a)에 나타난 볼밀 시 볼에 의한 미분화 과정이 선행되어야 한다. 볼에 의한 분말 입자의 미분화 과정이 진행이 되면 일반적인 경우 입자는 더 이상 작아지지 못하고 입자끼리의 접합(welding)이 일어난다. 그 때문에 볼밀에 의한 분쇄 방법으로 인하여 입자의 크기를 줄이는 것은 한계가 있다. 그러나 탄소나노튜브를 이용하면 입자끼리의 접합(welding)이 되는 과정을 억제할 수 있을 뿐 아니라 탄소나노튜브가 입자를 분쇄하는 역할을 한다. 도 2의 (b)에 나타난 개념도에서는 탄소나노튜브가 마이크로 크기의 미세 입자를 나노크기로 분쇄하는 메카니즘을 나타낸 것이다.
본 발명에 있어서, "혼합"은 볼밀에 의해 혼합되는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 실리콘-탄소재료 혼합물은 크기가 조절된 실리콘 분말과 탄소재료의 균일한 혼합을 위하여, 볼 밀(ball mill) 할 수 있다. 실리콘 분말과 탄소재료의 혼합비율은 10 내지 80wt%일 수 있다. 실리콘 분말과 탄소재료를 강철 용기에 볼과 함께 넣고 비활성 기체 분위기 하에서 볼밀을 진행한다. 볼밀은 100 rpm 내지 5000 rpm으로 1분 내지 2시간일 수 있다. 그러나 본 발명의 방법은 볼밀 하는 상기 rpm 및 시간에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 혼합된 실리콘/탄소재료의 Si-C 공유결합 형성을 위해 고주파유도로를 통한 열처리를 할 수 있다. 혼합된 실리콘/탄소재료를 그라파이트 도가니에 넣고 진공 분위기 하에서 고주파 유도 열처리를 진행한다. 열처리는 900℃내지 1500℃로 1분 내지 1시간 일수 있다. 그러나 본 발명의 방법은 열처리하는 상기 온도 및 시간에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, Si-C 공유결합이 형성된 탄소재료에 알루미늄 분말을 캡슐화하기 위해서 100 rpm 내지 500 rpm으로 1시간 내지 12시간 동안 볼밀(ball mill)할 수 있다.　 그러나 본 발명의 방법은 볼밀하는 상기 rpm 및 시간에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 탄소재료가 캡슐화(혼합)된 알루미늄에 알루미늄을 추가로 첨가하여 500℃ 내지 700℃에서 1시간 내지 3시간 동안 용해한 뒤 임펠라를 이용하여 교반할 수 있다. 교반은 100 rpm 내지 500 rpm으로 10분 내지 2시간 동안 진행하며, 진공 분위기 하에서 이루어진다.
본 발명에 있어서, 고주파의 범위는 100Hz 내지 400 kHz 인 것을 특징으로 할 수 있고, 6kHz 내지 7kHz일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 알루미늄의 기계적 강도가 강화된, 탄소재료-알루미늄 복합체를 제공한다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 탄소재료-알루미늄 복합체는 무게가 가볍고, 역학적 강도가 우수하여 현재 사용되는 자동차 부품 및 알루미늄 휠에 적용가능하며, 고강도가 요구되는 항공기, 우주선, 선박 등의 소재로서도 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘카바이드 코팅을 이용한 탄소재료 계면강화를 위한 공정 흐름 및 이를 이용하여 알루미늄의 기계적 특성을 향상시키기 위한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 나노입자의 제조방법에 관한 단계별 메커니즘을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 분말과 탄소나노튜브를 10시간 볼밀 후 전자현미경 측정 자료이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사이즈 조절된 실리콘 분말과 탄소나노튜브를 1시간 볼밀 후의 전자현미경 측정 자료이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘-탄소나노튜브 혼합물에 고주파유도 1300℃ 1시간 열처리 후의 전자현미경 측정 자료이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘-탄소나노튜브 혼합물에 고주파유도 1300℃ 1시간 열처리 후 엑스선 회절 분석기 측정 자료이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘-탄소나노튜브 혼합물에 고주파유도 1300℃ 1시간 열처리 후 열질량분석기 측정 자료이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 계면강화(Si-C 공유결합 형성) 된 탄소재료 및 알루미늄을 6시간 볼밀 후 광학 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 계면강화 탄소재료를 이용하여 알루미늄의 기계적 특성을 향상시키기 위한 공정 흐름도에 따른 시료 광학 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 분포를 관찰하기 위한 공초점 라만(confocal raman) 분석 자료이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 계면강화 탄소재료 알루미늄 복합체의 기계적 특성 측정 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 계면강화 탄소재료 알루미늄 복합체의 기계적 특성 측정 비교 자료이다.
이하, 본 발명의 구성요소와 기술적 특징을 다음의 실시예들을 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.　 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 구성요소의 기술적 범위를 실시예들에 예시한 것들로 한정하고자 하는 것은 아니다.　 본 발명에서 인용된 문헌은 본 발명의 명세서에 참조로서 통합된다.
탄소나노튜브를 이용한 실리콘 나노입자 제조
본 발명의 볼 밀에 의한 실리콘 분말 크기 조절에 있어서, 탄소나노튜브로는 10 ~ 20 nm 두께 및 10 ~ 20 μm 길이의 다중층 탄소나노튜브(한화나노텍, CM95)를 사용하였다. 실리콘 분말은 알드리치사에서 구매한 제품을 사용하였다. 실리콘 분말과 탄소나노튜브를 SKD 11 소재로 제조된 강철 볼밀 자(태명과학)에 넣고 알루미늄의 산화를 막기 위해 비활성 기체인 아르곤(Ar)으로 퍼징(purging)하였다. 탄소나노튜브는 30wt%로 사용하였다. 볼밀(ball mill)은 300 rpm으로 각각 10 시간 동안 밀링하였다. 이때, 사용된 볼은 지르코니아 볼(대한, DH.ML 1032)　 5mm로 하였다.
도 3은 탄소나노튜브를 이용하여 제조된 실리콘 나노입자의 전자현미경(JEOL, JSM7000F) 사진으로, 10시간 볼밀 후 100,000x에서 관측한 전자현미경 사진이다. 10시간 분쇄 후 실리콘 나노입자들이 관찰되는 것을 확인할 수 있었다.
실리콘 나노분말과 탄소나노튜브의 균일 혼합
실시예 1에서 제조된 실리콘 나노 분말과 탄소나노튜브는 3:5, 6:5, 12:5, 20:5의 비율로 볼밀 자에 넣고 산화를 막기 위해 비활성 기체인 아르곤으로 퍼징하였다. 볼밀은 각각 230 rpm으로 각각 1 시간 동안 진행하였다. 도 4는 6:5 비율로 1시간 볼밀 후 10,000x에서 관측한 전자현미경 사진이다. 실리콘 나노 분말과 탄소나노튜브가 균일한 혼합 되는 것을 확인할 수 있었다.
고주파 유도 가열 열처리에 의한 Si -C 공유결합 유도 및 코팅
실시예 2에서 혼합된 시료를 각각 그라파이트 도가니(동방카본)에 넣고 진공 하에서 고주파유도가열로(엘텍)를 통하여 1300℃ 1시간 열처리하였다. 도 5의 a)는 실리콘 나노 분말과 탄소나노튜브 3:5 비율로 열처리한 후 100,000x에서 관측한 전자현미경 사진이다. 도 5의 b), c), d)는 각각 실리콘 나노 분말과 탄소나노튜브 6:5, 12:5, 20:5 비율로 열처리한 후 100,000x에서 관측한 전자현미경 사진이다. 탄소나노튜브표면에 균일하게 코팅되는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 열처리 후 엑스선 회절분석기(BRUKER AXS 사/D8 FOCUS(2.2KW) 모델, Cu Kα1.54Å)를 이용하여 Si-C 공유결합을 분석한 자료이다. 모든 비율(3:5, 6:5, 12:5, 20:5)에서 Si-C 공유결합물인 SiC가 형성되는 것을 확인할 수 있었다.
도 7은 열질량분석기(TGA)를 통하여 산화 분위기에서 RT~800℃ 까지 가열하여 CNT의 산화 온도를 측정하였다. 도 7의 a)는 측정 후 각 비율에 따른 TGA Temp./Weight 그래프이다. Raw CNT는 상기에 사용되었던 다중층　 탄소나노튜브(한화나노텍, CM95)이다. 도 7의 b)는 TGA　Temp./Deriv. Weight 그래프이다. 즉, 도 7의 a)를 미분한 그래프이다. 이 자료에 나타나는 최고의 피크는 산화가 가장 활발하게 이루어지는 산화온도(oxidation Temperature)이다.
도 7의 c)는 도 7의 b)의 산화온도를 농도별로 측정한 그래프이다. Si-C 공유결합 유도 및 코팅되지 않은 Raw CNT는 산화온도가 635℃이다. 실리콘 나노 분말과 탄소나노튜브 3:5, 6:5, 12:5, 20:5 비율에서의 산화 온도는 각각 679℃, 699℃, 697℃, 708℃이다. 이를 통하여 Si-C 공유결합 유도 및 코팅에 의한 탄소재료 계면강화가 되는 것을 확인할 수 있었다.
알루미늄으로 탄소재료의 캡슐화
상기 제조된 Si-C 공유결합 및 코팅된 탄소나노튜브(상기 6:5 비율)와 알루미늄 분말(삼전화학)을 볼밀 자에 넣고 산화를 막기 위해 비활성 기체인 아르곤으로 퍼징하였다. 볼밀은 230 rpm으로 6 시간 동안 진행하였다(한국특허출원 10-2007-0135267). 이때 Si-C 공유결합 및 코팅된 탄소나노튜브의 농도는 5wt%이다. 도 8은 볼밀 진행 후 디지털 카메라(니콘, koolpix-3700)로 촬영한 것이다. 탄소나노튜브가 알루미늄으로 캡슐화되는 것을 확인할 수 있었다.
캡슐화 된 알루미늄에 알루미늄을 추가 첨가하여 용해 후 성형
상기 실시예 4에서 제조된 5wt% 탄소나노튜브를 포함한 캡슐화 알루미늄을 ALDC 12종 알루미늄 잉곳(ingot) ((주)우신금속, KSD2331)과 임펠라 교반법을 이용하여 용해 주조하여 1wt% 탄소나노튜브를 포함한 알루미늄 잉곳을 제조하였다. 임펠라는 흑연 소재로 만든 것을 이용하였으며 속도는 500 rpm으로 하였고, 진공 하에서 온도는 650~700℃, 20분간 교반하여 제조하였다.
도 9의 a)는 상기 실시예 4에서 제조된 캡슐화 알루미늄이고, 도 9 b)는 ALDC 12종 잉곳이다. 도 9의 c)는 임펠라 교반법으로 제조된 1wt% 탄소나노튜브 알루미늄 잉곳이다.
탄소나노튜브의 분포를 관찰하기 위해 공초점 라만(confocal raman)을 이용하여 측정하였다. 도 10의 (a)는 광학 사진이고 (b)는 광학 사진과 일치하는 부분을 탄소나노튜브에 대한 라만 피크(raman peak)를 맵핑한 자료이다. 도 10의 (b)를 분석한 결과 탄소나노튜브는 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있었다.
기계적 특성을 측정하기 위해 다이캐스팅(die-casting)을 진행하여 시험편을 만든 후 UTM장비를 이용 인장시험을 하였다.
도 11은 RAW(ALDC 12종)와 1wt% 탄소나노튜브 알루미늄 인장시험 그래프이다. 도 12는 인장시험 결과값이다.　 RAW 시편은 인장강도 235MPa, 항복강도 167MPa, 영률 61GPa, 연신률 1.62% 로 측정이 되었다. 1wt% 탄소나노튜브 알루미늄은 인장강도 277MPa, 항복강도 185MPa, 영률 69GPa, 연신률 1.76% 로 측정이 되었다. Si-C 공유결합 및 코팅에 의해 계면강화된 탄소나노튜브에 의해 RAW 대비 인장강도 18%, 항복강도 11%, 영률 13%, 연신률 9% 증가 되는 것을 확인할 수 있었다.

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  13. (a) 실리콘 나노입자와 탄소재료를 혼합하여 실리콘-탄소재료 혼합물을 제조하는 단계;
    (b) 상기 실리콘-탄소재료 혼합물에 고주파 유도 열처리하여 Si-C 공유결합을 형성시키는 단계; 및
    (c) 상기 Si-C 공유결합이 형성된 탄소재료를 알루미늄과 혼합하고, 혼합물을 볼 밀(ball mill)하여 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 탄소재료는 흑연, 흑연섬유, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브로 구성된 군으로부터 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 탄소재료는 직경이 0.4 nm 내지 16 μm이고, 길이가 10 nm 내지 10 cm임을 특징으로 하는 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 실리콘 나노입자는 볼 밀(ball mill)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 실리콘-탄소재료 혼합물은 볼 밀(ball mill)에 의해 혼합되는 것을 특징으로 하는 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 고주파는 100 Hz 내지400 kHz인 것을 특징으로 하는 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 방법.
  19. (a) 실리콘 나노입자와 탄소재료를 혼합하여 실리콘-탄소재료 혼합물을 제조하는 단계;
    (b) 상기 실리콘-탄소재료 혼합물에 고주파 유도 열처리하여 Si-C 공유결합을 형성시키는 단계;
    (c) 상기 Si-C 공유결합이 형성된 탄소재료를 알루미늄과 혼합하고, 혼합물을 볼 밀(ball mill)하여 탄소재료를 알루미늄 속에 캡슐화하는 단계; 및
    (d) 상기 탄소재료가 혼합된 알루미늄에 알루미늄을 추가로 첨가하여 용해시키는 단계를 포함하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 탄소재료는 흑연, 흑연섬유, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브로 구성된 군으로부터 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 탄소재료는 직경이 0.4 nm 내지 16 μm이고, 길이가 10 nm 내지 10 cm임을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 실리콘 나노입자는 볼 밀(ball mill)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 실리콘-탄소재료 혼합물은 볼 밀(ball mill)에 의해 혼합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 Si-C 공유결합이 형성된 탄소재료는 고주파 유도 열처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  25. 제 19항에 있어서,
    상기 탄소재료가 혼합된 알루미늄은 볼 밀(ball mill)에 의해 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  26. 제 19에 있어서,
    상기 고주파는 100Hz 내지 400 kHz 인 것을 특징으로 하는 알루미늄의 기계적 강도를 강화시키는 방법.
  27. 제 19항의 방법에 의해 알루미늄의 기계적 강도가 강화된, 탄소재료-알루미늄 복합체.
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