순수 물 및 n-부탄올 수용액(0.1M, 0.2M, 0.3M)에서 음이온 계면활성제인 sodium dodecyl benzenesulfonate(DBS)와 비이온 계면활성제인 dodecyl polyoxyethylene(23) lauryl ether(Brij 35)의 혼합계면활성제의 임계미셀농도(CMC)와 반대이온의 결합상수값(B)을 DBS의 겉보기 몰분율(1)의 함수로서 전도도법과 표면장력계법으로 측정하였다. 이와 같이 측정한 CMC값에 비이상적 혼합미셀화모델을 적용함으로써 여러 가지 열역학적 함수값(Xi, i, Ci, aiM, 및 Hmix)들을 계산하고 분석하였다. 그리고 DBS/Brij 35 혼합계면활성제의 미셀화에 미치는 n-부탄올의 농도에 따른 열역학 함수값들의 변화를 측정하고 분석하였다.
접착제 이용 결합 조인트의 하중지지 능력 예측 기법은 점착제를 이용한 접합 조인트 설계에 있어서 가장 중요한 기술이다. 본 연구 계면 파괴역학을 이용하여 복합재료/금속 접착 조인트의 하중지시 능력을 예측하는 기법을 소개한다. 구체적으로 복합재료/탄소강 결합의 접착 강도를 계면 균열의 에너지 방출률과 계면 파괴인성치 개념을 사용하여 평가하는 방법을 제시 검증하였다. 계면 균열의 에너지 방출률은 유한요소해선 결과를 이용한 가상 균열 닫음 기법 (VCCT)을 사용하여 계산하였으며, 게면 파괴인성치는 이종재료 ENF (end-notched flexure) 시편을 고안하여 측정하였다. 고안된 이종 재료 ENF 시편을 사용하여 시편의 두께에 상관없이 일관된 Mode II 계면 파괴인성치를 측정할 수 있음과 양면 겹치기 접합 조인트의 특성 에너지 방출률이 측정된 계면 파괴인성치와 일치함을 확인하였다. 따라서 에너지 방출률에 근거한 계면 균열 진전 기준은 접착 조인트의 하중지지 능력을 신뢰성 있게 예측하는 실제적인 설계 도구로서 활용될 수 있다.
양이온성 계면활성제인 DPC(dodecylpyridinium chloride)와 다른 양이온성 계면활성제인 DTAB(dodecyltrimethylammonium bromide), TTAB(tetradecyltrimethylammonium bromide) 및 CDEAB(cetyldimethylethylammonium bromide)와의 혼합마이셀화를 연구하기 위하여 전도도법을 이용하였다. DPC/DTAB, DPC/TTAB 및 DPC/CDEAB 혼합계면활성제의 마이셀화에 대한 임계마이셀농도$(CMC^{\ast})$와 반대이온의 결합상수값(B)을 각각 ${\alpha}$1(DPC의 몰분율)의 함수로서 25$^{\circ}C$에서 측정하였으며, 이와같이 측정한 $CMC^{\ast}$와 B 값으로부터 유사상태분리모델을 적용함으로써 여러 가지 열역학적 함수값$(X_{i},\;{\gamma}_{I},\;C_{i},\;a^{M}_{i},\;\beta,\;{\Delta}H_{mix},\;and\;{\Delta}G^{o}_{m})$을 계산하고 분석하였다. 그 결과 DPC/CDEAB 혼합계면활성제가 이상적 혼합마이셀모델에서 가장 큰 벗어남을 나타내었으며 DPC/DTAB 혼합계면활성제는 가장 작은 벗어남을 보였다.
본 연구에서는 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 미치는 실란계 사이징제의 영향을 조사하기 위하여 microbonding test, short-beam shear test 그리고 dynamic mechanical analysis 방법을 사용하였다. 전자의 미시적인 방법과 후자의 두 가지 거시적인 접근 방법으로부터 얻은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 대한 결과가 서로 일치하였다. 상업적으로 사이징 처리된 경우와 비교할 때, 본 연구에 적용된 네 종류의 실란계 사이징제는 유리섬유-나일론 6 수지의 계면결합력을 크게 향상시켰다. 특히, 3-chloropropyltrimethoxysilane (Z-6076)의 사용은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 층간전단강도를 가장 두드러지게 증가시켰다.
중동권 국가에서 판매되고 있는 차도르용 고가원단으로 Polyester/Acetate 교직물 제품이 있는데 이중에서 특히 Polyester/Diacetate 교직물은 더 높은 가격에 판매되고 있으며 현재 일본에서 거의 독점하고 있는 시장이다. 아세테이트 섬유는 열에 대하여 약하기 때문에 고온에서 염색을 하지 못하고 $80^{\circ}C$에서 염색하고 있으며, 염료도 소수성 염료인 분산염료를 사용하고 있다. 이러한 조건에서 섬유가 충분히 팽윤되지 못하여 염색이 잘 되지 않으며 잔액이 많이 남는 문제가 있다. 또한 염색에 사용하는 계면활성제 계통의 분산제를 사용할 경우 염료와 친화성이 크기 때문에 염료와 결합하여 염색을 저해하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 계면활성제 계통의 분산제를 사용하는 대신 친수성 글리콜계 용제를 사용하여 염료의 가용화에 의해 단분자 상태로 만들어 소수성 섬유속으로 염료가 충분히 침투할 수 있는지 확인하였다.
앞의 논문에서 살펴 본바와 같이 밀도 범함수 이론에 바탕을 둔 제일 원리적 에너지 띠 계산 방법의 하나인 FLAPW(Full-potential Linearized Augmented Plane Wave) 방법 에 의해 표면, 계면, 초격자에서의 전자 구조및 자기적 성질, 그리고 구조적 성질이 잘 설명될수 있음을 보았다. 이러한 성공적 결과에도 불구하고 전자구조 계산 방법은 풀어야할 새로운 문제에 직면하고 있는데 그 중 중요한 것은 스핀-궤도 결합(spin-orbit coupling : SOC)을 어떻게 취급하며, 그 결과로 나타나는 자기 결정 이방성( magnetocrystallinge anisotropy : MCA)과 강자성 금속에서 나타나는 광자기적 효과를 설명하는 것이다.
본 연구에서는 pH 변화에 따른 양쪽성 계면활성제 첨가가 리포좀 특성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. 이를 위하여 아민 옥사이드(amine oxide) 양쪽성 계면활성제를 합성하고 $^1H$ NMR, $^{13}C$ NMR 및 FT-IR 분석을 통하여 구조를 규명하였으며, 계면활성제의 임계 마이셀 농도(critical micelle concentration, CMC) 및 표면장력 등의 계면 물성(interfacial property)을 측정하였다. 또한 제타 전위(zeta potential) 측정을 통하여 양쪽성 계면활성제가 양이온 계면활성제(cationic surfactant)에서 음이온 계면활성제(anionic surfactant)로 작용이 전환되는 등전점(isoelectric point)을 결정하였다. 이 결과를 바탕으로 등전점을 중심으로 한 pH 변화 및 아민 옥사이드 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이가 리포좀의 평균 입자 크기 변화 및 제타 전위 등과 같은 안정성에 미치는 영향에 살펴보았다. 또한 pH 및 계면활성제의 탄화수소 사슬 길이 변화에 따른 및 리포좀과 계면활성제의 결합 정도(binding degree) 및 리포좀 막의 가변형성(deformability) 등의 측정을 통하여 리포좀 막의 유동성(fluidity) 변화에 미치는 영향을 이해하고자 하였다.
다이아몬드 마이크로 블레이드의 절삭 효율을 향상시키고 소결 공정 중 윤활제의 유동성과 젖음성이 다이아몬드 마이크로 블레이드의 물성에 미치는 영향을 연구하기 위해 Cu/Sn 금속 결합재에 표면을 부식시킨 $WS_2$와 부식을 시키지 않은 $WS_2$ 윤활제를 각각 동일한 체적 분율로 첨가하였다. 윤활제의 표면 개질에 따른 마이크로 블레이드 결합재의 내마모성과 굽힘 강도 시험을 행하였고, 실착 절삭 시험을 위한 마이크로 블레이드 시편을 제작하여 수명 및 효율을 평가하였다. Cu/Sn 금속 결합재 파면에서의 $WS_2$ 입자 방향 분석을 통해 표면 개질 과정을 거친 $WS_2$가 압축소결 공정 중 압축 방향에 수직하게 위치하려는 경향이 크게 나타났으며, 이는 소결체의 강도와 경도를 향상시켰다. 마이크로 블레이드의 절삭 효율 및 수명을 평가하기 위한 실착 절삭 시험 결과, 윤활제 표면 부식처리는 처리하지 않은 경우에 비하여 절삭성능은 비슷하게 관찰되었으나 결합재와의 계면 결함을 줄이므로써 블레이드의 수명을 연장시킬 수 있었다.
고무-섬유로 이루어진 고무복합체 제조공정을 단순화하기 위한 직접블렌딩 기술을 본 연구에서 제시하였다. 직접블렌딩 방법은 레소시놀, 헥사메틸테트라민, NaOH로 이루어진 결합체를 고무혼합물 배합공정에 직접 혼합하여 보강섬율의 접착제 처리공정을 생략할 수 있는 방법이다. 이러한 직접블렌딩 메커니즘을 규명하기 위해 결합체를 직접 고무혼합물에 블렌딩한 경우와(Case I) 결합체를 수용액 상에서 반응시켜 경화물을 얻은 후 이를 분쇄하여 고무혼합물에 배합하는 경우를(Case II) 비교하였다. 모폴로지 분석결과에 의하면 Case II의 경우 결합체와 매트릭스 고무 사이에 뚜렷한 계면이 발생하였지만, Case I의 경우 적절한 가공조건 아래서 결합제와 매트릭스 고무 사이의 반응에 의해 새로운 상이 생성됨을 알 수 있었다. 또한, SBR-나일론 고무복합체의 최적 성능을 위한 결합제의 최적 조성은 레소시놀과 헥사메틸렌테트라민의 mole비가 1.2:1인, 즉 레소시놀과 포름알데히드의 mole비가 1:5인 조성이었다.
SMC 욕조 생산 시 발생하는 폐 FRP와 석재 가공공정에서 발생되는 석분슬러지를 재활용하기 위하여 불포화에스테르 매트릭스 수지에 분말 충전하여 복합재를 제조하였다. 또한 충전제와 매트릭스 간의 계면결합력을 향상시키기 위해 석분을 실란 커플링제 ${\gamma}$-methacryloxypropyltrimethoxysiiane (${\gamma}$-MPS)로 전처리하여 복합재를 제조하고 기계적 물성 및 계면현상을 관찰하였다. 복합재의 굴곡탄성율은 석분함량이 10 wt%, 실란커플링제의 농도가 3 wt%일 때 가장 우수하였으며 석분 충전량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 또한 복합재의 초기 열분해온도는 352~359$^{\circ}C$이었으며 이 온도에서 중량감소율은 약 3%로 충전제의 양에 관계없이 거의 일정한 경향을 보였다. ${\gamma}$-MPS 처리에 따른 복합재의 물성변화를 관찰한 결과 충전제와 매트릭스 수지간 계면결합력이 증진되어 물리 화학적으로 안정한 결합을 이루고 있고 pull out현상이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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