고전압 전기 장비에서 전기장 분포 불균일로 인한 절연 재료의 노화 및 파괴 문제를 개선하기 위해 본 연구에서는 자기장 유도 방향성을 통한 SiC 나노와이어/에폭시 수지 복합재료의 비선형 전도 특성 향상 방법을 제안하였다. 먼저 SiC 나노와이어 표면에 자성 Fe₃O₄ 나노입자를 부착하여 자기장 반응성을 부여한 후 외부 자기장 유도 하에 경화 성형하여 나노와이어가 에폭시 수지 기지 내에서 종방향으로 균일하게 배열되도록 하였다. 연구 결과, 본 방법으로 제조된 방향성 복합재료는 낮은 충전 체적 분율에서도 초고 비선형 전도 특성을 보였으며, 체적 분율 5% 충전 시 비선형 계수는 최대 30.88에 달했고, 모든 방향성 시료의 비선형 계수는 15를 초과하였다. SiC@Fe₃O₄ 충전재 체적 분율과 Fe₃O₄ 부하량을 조절하여 복합재의 임계 전계를 효과적으로 조절할 수 있었다. XPS 분석 및 1차 원리 계산을 통해 SiC와 Fe₃O₄ 계면에서 전자의 자발적 이동으로 내장 전계와 쇼트키 장벽이 형성되었음을 확인하였으며, 이는 비선형 전도 특성 생성의 주된 원인임을 밝혔다. 열자극 전류 시험 결과, Fe₃O₄ 부하량이 깊은 함정 준위를 도입하여 임계 전계 조절에 미치는 영향 메커니즘도 추가로 규명하였다. 본 연구는 고성능 비선형 전도 절연 재료 설계를 위한 새로운 제조 전략과 이론적 근거를 제공한다.

에폭시 수지; 실리콘 카바이드 나노와이어; 자기장 방향성; 비선형 전도; 쇼트키 장벽