집적회로기판의 소형화 추세에 따라 커패시터, 인덕터, 저항과 같은 수동소자를 PCB기판 내부에 임베딩하는 연구가 국내외에서 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 폴리머-금속-세라믹의 3상복합체 구조를 가지는 임베디드 커패시터의 온도변화에 따른 유전불성변화에 대하여 고찰하였다. 매트릭스를 형성하는 고분자 재료로는 PMMA를 사용하였으며, 충분히 혼합된 분말을 PMMA의 유리 전이온도 보다 높은 온도에서 프레싱하여 시편을 제조하였다. 유전특성은 임피던스분석기 및 LCZ미터를 이용하여 측정하였으며, 실험결과는 혼합법칙과 Percolation 이론을 이용하여 해석하였다.
손상된 조직이나 부위를 원상태로 회복하기 위한 대제 물질인 생체재료 개발에 관한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 이러한 생체재료는 생체내에서 기능을 수행하기 위한 기계적 특성과 생물학적 특성을 갖추어야 한다. 생분해성 고분자는 금속재료에 비해 우수한 분해성으로 널리 사용되고 있다. 그러나 대부분의 생분해성 고분자는 약한 기계적 특성으로 사용범위가 제한적이다. 문제점의 해결을 위해 hydroxyapatie와 TCP등을 활용한 방법이 제시되어왔다. 이에 본 연구는 ${\beta}-TCP$ 첨가량에 따른 세라믹/고분자 복합체를 제조하여 다양한 기계적 효과를 평가하였다.
서멧이란(Cermet) '세라믹 경질상과 금속 결합상의 복합체"를 의미하나 절삭 골구계에서는 좁은 의미의 "TiC 혹은 Ti(CN)을 바탕을 Ni,Co를 결합상으로 하는 초경재료"를 의미한다. 이런한 서멧은 전략 물질적 성격이 강한 Co,W로 구성된 WC-Co 초경 합금을 대체하기 위해 고안되었는ㄴ데 ㄴ놓은 경도와 고온에서의 화학적 안정성, 낮은 비중과 저렴한 원료 가격등이 장점이나 WC-Co에 비해 상대적으로 낮은 인성이 문제점으로 지적 되어왔다.TiC-Ni 서멧의 낮은 인성을 향상시키기 위해 Ti(CN) 고용체를 바탕으로 하고 제2ㅇ, 제3의 탄화물이나 질화물을 첨가하는 개발 연구가 과거 30여 년간 진행되어왔다. 그러나 많은 연구결과가 조성 개발 위주로 진행되어 왔고, 또 실험간의 불일치와 재현성 결여로 인해 보여진 여러 현상에 대한 보편적인 결론을 내리기 힘든 점이 있었다. 특히, 미세구조와 기ㅔ적 특성에 관한 통합적이고 조직적인 연구가 진행되지 못하였다. 이번 발표에서는 발표자 실험실에서 지난 8 년 간 행하여 온 실험 결과를 바탕으로 탄화물서멧에 나타나는 독특한 현상, 고용체 탄질화물의 열역학적 안정성, 서멧 재료의 유심구조, 표면 에너지 및 strain, 에너지가 미세 구조 형성에 미치는 영향, 그리고 표면층 형성 등 서멧 개발에 관한 중요 관심사에 대해 간단히 살펴보려고 한다.해 간단히 살펴보려고 한다.
Piezoelectric energy harvesting technologies, which can be used to convert the electricity from the mechanical energy, have been developed in order to assist or power the wearable electronics. To realize non-toxic and biocompatible electronics, the lead-free (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.10)O3 (BCTZ) nanoparticles (NPs) are being studied with a great attention as flexible energy harvesting device. Herein, piezoelectric hybrid nanocomposites were fabricated using BCTZ NPs-embedded poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) [P(VDF-TrFE)] matrix to improve the performance of flexible energy harvester. Output performance of the fabricated energy device was investigated by the well-optimized measurement system during the periodically bending and releasing motions. The generated open-circuit voltage and the short-circuit current of the piezoelectric hybrid nanocomposite-based energy harvester reached up to ~15 V and ~1.1 ㎂, respectively; moreover, the instantaneous power of 3.5 ㎼ is determined from load voltage and current at the external load of 20 MΩ. This research is expected to cultivate a new approach to high-performance wearable self-powering electronics.
B $i_{1.84}$P $b_{0.34}$S $r_{1.91}$C $a_{2.03}$C $u_{3.06}$$O_{10+{delta}$의 출발조성비로 99.99%의 순도를 갖는 B $i_2$$O_3$, PbO, SrC $O_3$, CaC $O_3$, CuO 분말 시약을 사용하여 고상반응법으로 합성하였다. 이렇게 합성된 Bi계 110 K 단일상의 고온초전도 물질을 다시 분말 상태로 만든 후, AgO, A $u_2$$O_3$, MgO 금속산화물 분말을 각각 50 wt%의 비율로 혼합하였다. AgO, A $u_2$$O_3$, MgO의 금속분말이 혼합된 시편들을 820~85$0^{\circ}C$로 각각 최종 소결시킨 후, 각 시편들에 대하여 XRD, $T_{c}$, SEM, EDS 등의 실험을 진행하였다. 얻어진 시편들의 $T_{c}$는 순수한 Bi-2223 상보다 낮지만, AgO 금속분말을 50 wt% 혼합한 시편의 임계전이온도가 99.58 K로 A $u_2$$O_3$나 MgO를 50 wt% 혼합한 시편들보다 더 높게 나타났다. 또한, 표면 입자(grain)의 배열 상태는 AgO 금속분말을 50 wt% 혼합한 시편이 A $u_2$$O_3$나 MgO를 50 wt% 혼합한 시편들보다 더 치밀화 되는 경향을 나타내었다.내었다.나타내었다.내었다.
알루미늄 (Al) 금속을 전구체 및 구조체로 이용, 수열 반응을 통하여 Al@Al2O3와 Al@Ni-Al LDH (LDH = layered double hydroxide) 코어-쉘 복합 구조체를 합성하였다. 제조된 구조체의 형상, 조성, 결정 구조는 수용액에 존재하는 이온들에 의하여 크게 영향을 받았으며, 이를 활용하여 다양한 특성의 촉매 구조체 유도가 가능하였다. Al@Ni-Al LDH 코어-쉘 구조체의 환원을 통하여 Ni 나노 입자가 고정화된 Ni/Al@Al2O3 촉매를 제조하였고, CO2 메탄화 반응에 적용하여 촉매의 특성을 평가하였다. Ni/Al@Al2O3 촉매는 전통적 incipient wetness impregnation 방법에 의하여 제조된 Ni/Al2O3 촉매에 비교하여 Ni 입자의 분산도와 균일성이 매우 높았으며 약 2 배 이상의 CO2 전환율로 높은 촉매적 활성과 더불어 구조의 안정성을 보여 주었다. 이러한 Ni/Al@Al2O3 구조체 촉매의 우수한 특성은 Al 금속을 기반으로 한 새로운 개념의 촉매 구조체 설계와 합성 방법의 타당성을 보여준다.
The composites were fabricated, respectively, using 61vol.% SiC - 39vol.% $TiB_2$ and using 61vol.% SiC 39vol.% WC powders with the liquid forming additives of 12wt% $Al_2O_3+Y_2O_3$ by pressureless annealing at 1800$^{\circ}C$ for 4 hours. Reactions between SiC and transition metal $TiB_2$, WC were not observed in this microstructure. The result of phase analysis of composites by XRD revealed SiC(6H), $TiB_2$ and YAG($Al_5Y_3O_{12}$) crystal phase on the SiC-$TiB_2$, and SiC(2H), WC and YAG($Al_5Y_3O_{12}$) crystal phase on the SiC-WC composites. ${\beta}{\rightarrow}{\alpha}$-SiC phase transformation was ocurred on the SiC-$TiB_2$, but ${\alpha}{\rightarrow}{\beta}$-SiC reverse transformation was not occurred on the SiC-WC composites. The relative density, the flexural strength showed respectively value of 96.2%, 310.19Mpa in SiC-WC composites. The electrical resistivity of the SiC-$TiB_2$ and the SiC-WC composites is all positive temperature cofficient resistance(PTCR) in the temperature ranges from 25$^{\circ}C$ to 500$^{\circ}C$.
과학자와 공학자들은 끊임없이 금속, 합금, 고분자, 세라믹 등의 공학재료의 성질을 계속해서 변화하는 사회의 요구에 부응하는 방향으로 개선하여 왔다. 인조 공학재료는 일반적으로 기계적 성질이 우수하여, 자연 재료의 기계적 성질보다 우수한 경우가 많다. 그러나, 이와 같은 공학 재료는 자연계에서 흔히 볼 수 있는 자기 치유능력, 즉 고의적인 인간의 접촉을 거치지 않고도 미세균열을 제거하는 능력이 부족하다. 자연에서 관측할 수 있는 손상관리 패러다임은 여러 가지 종류의 공학재료의 고유성질을 잘 고려하면 인조공학 재료에서도 성공적으로 재현할 수 있다. 특히 적절한 화학반응과 분자간력을 응용하면 고분자, 아이오노머, 복합체와 같은 유기재료에 적용할 수 있는 다양한 자기치유 방법을 개발할 수 있다.
본 논문에서는 구조 변경한 저 잡음 수중 청음기에서 사용되는 음향 감쇠층의 최적 물성을 제시하고 제작 가능성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 음향 감쇠층의 특성 중 재료 감쇠도와 음향 임피던스를 변화시켜 FEM (Finite Element Method)으로 과도 해석하여 재질 변경에 따른 잡음 응답 특성을 고찰 하였다. 그 결과 재료의 감쇠도는 큰 영향이 없었으며 1 Mrayl 이하 혹은 4 Mrayl 이상의 음향 임피던스 값을 갖는 음향 감쇠층을 사용하는 것이 효율적임을 알 수 있었다. 이러한 목적을 위해서는 일반적인 흡음 재료로 사용되는 고분자 폴리머들은 본 연구의 수중 청음기용 음향 감쇠 층으로 사용하기에 부적합하고, 새로운 금속 혹은 세라믹-폴리머 복합체의 개발이 필요하다.
금속/세라믹 복합체의 강화제로 사용가능한 다공성 뮬라이트 제조 시 공정변수 변화가 침상형 미세구조 형성에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 출발물질을 $Al_2O_3+SiO_2$와 $Al(OH)_3+SiO_2$로 달리하여 미세구조 변화를 고찰한 결과, $Al_2O_3$보다 반응성이 우수한 $Al(OH)_3$를 사용한 시편에서 더욱 발달한 침상형 구조가 나타났으며, 첨가제 $AlF_3$의 함량이 증가할수록, $SiF_4$가 발생하는 온도구간인 $900^{\circ}C$에서 유지하는 시간이 길수록 반응을 잘 일어나 시편 전체에서 침상형 뮬라이트가 형성되었다. 소결 온도의 경우 $1200^{\circ}C$에서부터 뮬라이트가 생성되었고, 소결 온도변화에 따른 미세구조는 큰 변화를 관찰할 수 없었다. 기공률은 첨가제의 양이 증가할수록, $900^{\circ}C$에서의 유지시간이 길수록 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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