본 논문에서는 크게 두가지 분야의 연구에 대해 서술되었다. 첫 번째는 CF₄ 플라즈마 환경 내에서 기존 Y₂O₃, YOF 대비 플라즈마 저항성이 향상된 고밀도 내플라즈마 소재를 개발하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 기존에 적용된 이트륨 계열 소재가 CF₄ 플라즈마에 노출될 경우 반응생성물로 형성되는 YXOYFZ조성 분말을 합성해 고밀도 소결체로 구현하고, 향상된 플라즈마 저항성을 물리화학적 물성 분석를 통해 관찰했다. 두 번째는 두가지 비정질 유리조성에 대해 핵형성제를 치환하여 결정화유리를 제작하고, 결정화거동에 따른 표면 경도 및 물리적 특성 변화에 대한 상관관계를 규명했다.
먼저, YOF와 YF₃를 출발물질로 사용해, YOF 대비 YF₃의 몰비를 1:0.05~0.20으로 증량시켜 4개의 조성 분말을 Ar 분위기 내에서 열처리를 진행했다. 이후 500~800℃ 범위에서 합성된 분말들 중 XRD 분석을 진행 후 YOF, Y7O6F9 결정상만이 발현되는 온도를 선정했고, 선정된 분말들에 대해 열간 가압 소결을 진행했다. 산화물 결정상이 포함되지 않은 상대밀도 98%이상의 고밀도 소결체에 대해 물리/화학적 물성을 분석했을 때, 대조군 대비 표면 경도가 66% 가량 향상됐으며, XPS 측정결과 화학적 결합강도 또한 향상되었다. 내플라즈마 특성 변화를 관찰하기 위한 Plasma etching test 결과 대조군 대비 최대 60% 낮은 Etching depth가 확인되었다.
CaO-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-Na₂O-K₂O계 조성 유리에 단일(TiO₂) 및 복합(TiO₂, ZrO₂) 핵형성제를 치환했다. 비등온 열분석 결과, 치환량이 증가함에 따라 결정화가 촉진되며 165.18~518.99kJ/mol의 활성화 에너지(E)와 0.73~2.12 범위의 아브라미 상수(n)값을 나타냈다. XRD/SEM 분석에서는 결정화로 인한 Titanite와 Zircon 결정상이 관찰되었으며, 결정화도는 43~55%를 나타내었다. 또한 각 샘플의 경도가 6.45~6.7GPa 범위에서 증가했으며, 파괴인성의 경우 1.54~3.35Mpa·m1/2 범위에서 증가했다. ZnO-Al₂O₃-CaO-SiO₂계 유리 조성의 경우, Rutile TiO₂, Anatase TiO₂를 각각 1, 3, 5 wt% 치환하여 결정화유리로 제조했다. 제작된 결정화 유리의 표면 물성 및 각 핵형성제가 유리에 미치는 영향을 분석하기 위해 XRD, SEM, FT-IR, 색도분석이 진행되었고 결정화된 모든 샘플에 대해 Titanite 결정상이 발현되었음을 확인했다. 800~1300cm-1범위에서 나타난 FT-IR spectra Deconvolution을 진행한 결과 [SiO4] 사면체 구조 중합도가 결정화도에 비례하여 증가하고 있음을 확인했으며 이는 결정화된 샘플의 표면 경도가 기존 유리에 비해 최대 7.05Gpa까지 증가된 원인으로 작용하였음을 확인했다.