• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.35-36
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• 2013

본 발표는 atomic force microscopy (원자력현미경) 기법을 이용하여 그래핀을 포함한 다양한 나노물질의 물리적, 화학적, 역학적, 또한 전기적 특성의 상호영향 (correlation)의 이해를 목표로 한다. 원자력 현미경은 표면과 검침사이의 물리적 힘을 측정하고 이를 피드백시킴으로써 표면의 형상을 얻는 원리이며 표면의 역학적 (마찰력, 점착력), 전기수송적 특성을 동시에 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한 원자력 현미경은 표면의 구조적인 특성과 표면에너지에 대한 정보를 나노미터 스케일에서 줄 수 있다. 나노선, 나노입자, 또한 연료전지의 모델 시스템에서 원자력현미경을 이용한 표면의 나노역학적 특성 및 점착력의 측정이 다루어질 것이며 표면공학을 통한 표면처리에 따른 마찰력과 점착력의 제어를 논의할 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.69.1-69.1
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• 2012

원자 한층 또는 수층의 두께를 가진 그래핀과 2차원 나노물질들은 그들의 적층형태의 3차원 물질들과는 두드러지게 다른 전기적, 전자적, 광학적, 화학적, 기계적 성질을 지닌다. 그래핀은 탄소원자들간에 sp2공유결합을 형성하여 뛰어난 기계적, 윤활적 특성을 가지고 있으며, 이황화몰리브덴 또한 좋은 윤활적 특성을 가지고 있다. 본 발표에서는 원자현미경을 이용해서 그래핀, 이황화몰리브덴, 질화붕소, 니오븀 다이셀레나이드 등의 원자 두께 수준의 2차원 나노물질들에서 나타나는 특이한 마찰적 특성들을 보고한다. 특별히 원자수준으로 얇아짐으로 두께에 따른 마찰력의 변화와 2차원물질의 주름에 따른 방향성있는 마찰특성 그리고, 기판에 따른 마찰력의 특성변화를 보고하도록 한다.

• The korean journal of orthodontics
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• v.40 no.3
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• pp.156-166
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• 2010

Objective: The surface roughness of orthodontic materials is an essential factor that determines the coefficient of friction and the effectiveness of tooth movement. The aim of this study is to evaluate the surface roughness change of the brackets and wires after experimental sliding quantitatively. Methods: Before and after experimental sliding tests, the surface roughness of stainless steel brackets, ceramic brackets, stainless steel wires, and beta-titanium (TMA) wires were investigated and compared using atomic force microscopy (AFM). Results: After sliding tests, changes in the surface of the wire were greater than changes in the bracket slot surface. The surface roughness of the stainless steel bracket was not significantly increased after sliding test, whereas the roughness of ceramic brackets was decreased. Both the surface roughness of stainless steel and TMA wires were increased after sliding test. More changes were observed on the ceramic bracket than the stainless steel bracket. Conclusions: AFM is a valuable research tool when analyzing the surface roughness of the brackets and wires quantitatively.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.150-150
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 부착형 소자에서는 접착력과 큰 마찰력이 필요하지만 마찰특성이 더 중요하므로 인체 및 물체의 마찰을 위해서는 다양한 표면에 대항하는 마찰 특성과 내구성이 요구되며 이를 위해 개코도마뱀 또는 딱정벌레, 말벌날개와 같은 자연모사형 건식 마찰 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노 구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩을 통한 매무 복잡한 공정을 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 통한 마찰재 제작을 단순화하기 위해서 플라즈마 표면처리를 활용하여 나노구조 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착 및 마찰용 폴리머 소재(PDMS(Poly dimethyl siloxane))에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 및 화학결합 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지에 따라 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 표면에너지 변화는 접촉각측정기를 활용하였으며, Tribology tester(Ball on disk)를 활용하여 마찰특성을 평가하였다. PDMS(Poly dimethyl siloxane)는 입사에너지가 증가함에 따라 주름형태 구조 크기가 증가하는 것을 관찰하였고, 플라즈마 처리를 통해 표면에너지 및 마찰력 증가를 관찰하였다. 그리고 플라즈마 처리 후 표면에너지 변화인 FOTS(Trichloro-(1H,1H,2H,2H- perfluorooctyl) silane) 처리를 통하여 표면에너지 감소와 마찰력이 절반으로 감소하였다. 본 연구 결과는 나노구조에 따라 표면형상 및 표면에너지 변화에 따른 PDMS의 마찰력 변화를 확인하였고, 이러한 특성을 활용하여 마찰재와 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• The korean journal of orthodontics
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• v.28 no.1 s.66
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• pp.123-133
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• 1998

The effectiveness of TiN ion-plating was examined with TiN ion-plated Co-Cr wires(.016“, .016”x.022“) on three different types of bracket(TiN ion-plated metal bracket ceramic bracket and plastic bracket). Maximum static frictional forces and characteristic curves obtained from the frictional characteristic graph, were compared and surface roughness of wires and bracket slots before and after friction experiment was observed by SEM. The obtained results were as follows $\cdot$The frictional forces of TiN ion-plated wires were significantly lower than those of non ion-plated wires(p<0.05). $\cdot$On the effect of wire shape, the frictional forces of round wires were significantly lower than those of rectangular wires(p<0.05) $\cdot$As the result of the SEM observation on the wires and bracket slots after the friction experiment the surface of non ion-plated wires was rougher than that of TiN ion-plated ones. $\cdot$The difference between the static frictional forces and the kinetic frictional forces was not significant in case of the TiN ion-plated round ins, but the static frictional forces were a little higher than the kinetic frictional forces in the TiN ion-plated rectangular wires. $\cdot$The static frictional forces were much higher than the kinetic frictional forces in the case of non ion-plated wires.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.303-303
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• 2012

Diamond-like carbon (DLC)은 낮은 마찰력과 높은 내마모성 및 내식성등과 같은 우수한 물성을 가지고 있다. 따라서, DLC 박막은 다양한 응용분야에 적용이 가능한 코팅이다. 특히, DLC 박막의 낮은 마찰력과 고경도 특성은 자동차 산업 및 금형과 같은 저마찰 및 내마모성 향상에 기여할 수 있는 매력적인 박막 코팅으로 각광받고 있다. 그러나 DLC 박막의 높은 잔류응력과 다른 기판의 화학적 친화력을 감소시키는 탄소-탄소 결합의 불안정성 때문에 금속소재와의 낮은 접합력으로 인하여 그 응용에 어려움을 격고 있다. DLC 박막의 접합력 향상을 위하여 모재에 활성 스크린 플라즈마 질화 장비를 사용하여 금속 시편에 질화처리를 하였다. 질화처리후 CVD법으로 DLC 박막을 증착하였으며, 박막의 특성은 나노 인덴테이션, 마이크로 라만 스펙트로스코피 그리고 주사전자현미경에 의해 측정되었다. 활성 스크린 질화 장비에 의해 처리된 시편의 특성변화는 GDS, XRD 및 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 관찰하였다. 박막과 모재와의 밀착력은 스크래치 테스트에 의해 측정 하였으며, 질화층이 형성됨으로 인해 모재의 상구조와 경도의 변화가 생겼고, 이로 인해 DLC박막과 모재의 밀착력이 상승하였음을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.4
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• pp.467-473
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• 2013

In this study, two-dimensional finite element models were developed and experiments were conducted using an atomic force microscope to investigate the tribological characteristics of an SU-8 layer coated on a patterned wafer for microsystem applications. The results revealed that both the adhesion and the friction forces measured by the atomic force microscope were lower for the SU-8 coated surface than for the bare silicon surface. This is attributed to the hydrophobicity of SU-8. Another important result derived from the finite element analysis was the critical load required to fracture the SU-8 film with respect to the thickness. The critical loads for thicknesses of 200, 400, and 800 nm were approximately 13, 22, and 28 mN, respectively, which corresponded to a Hertzian contact pressure of 1.2-1.8 GPa. These results will aid in the design of a suitable SU-8 thickness for microsystem components that are in contact with one another.

• Tribology and Lubricants
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• v.35 no.5
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• pp.286-293
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• 2019

In friction and wear tests that use friction force microscopy (FFM), the wear debris transfer to the tip apex that changes tip radius is a crucial issue that influences the friction and wear performances of films and coatings with nanoscale thicknesses. In this study, FFM tests are performed for bilayer $MoS_2$ film to obtain a better understanding of how geometrical and chemical changes of tip apex influence the friction and wear properties of nanoscale molecular layers. The critical load can be estimated from the test results based on the clear distinction of the failure area. Scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy are employed to measure and observe the geometrical and chemical changes of the tip apex. Under normal loads lower than 1000 nN, the reuse of tips enhances the friction and wear performance at the tip-sample interface as the contact pair changes with the increase of tip radius. Therefore, the reduction of contact pressure due to the increase of tip radius by the transfer of $MoS_2$ or Mo-dominant wear debris and the change of contact pairs from diamond/$MoS_2$ to partial $MoS_2$ or Mo/$MoS_2$ can explain the critical load increase that results from tip reuse. We suggest that the wear debris transfer to the tip apex should be considered when used tips are repeatedly employed to identify the tribological properties of ultra-thin films using FFM.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.06a
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• pp.1151-1154
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• 2005

The size effects for adhesive and frictional characteristics were studied. The specimen was Mica and the AFM tips were SiO2. The radii of SiO2 tip were 280, 380, 930, and 2230 nm on which tribological tests had never been performed. It was found that the adhesive forces and the frictional coefficients increased non-linearly with tip radius. Compared with previous studies at nanoscale and microscale, the results showed behaviors bridging each previous result. It could be said that these results were clues to explain the material behaviors between nanoscale and microscale both in adhesion and friction.

• The korean journal of orthodontics
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• v.30 no.4 s.81
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• pp.453-465
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• 2000

The purpose of this study was to investigate the change of mechanical properties, surface topography and frictional force of various nickel titanium wires after recycling. Three types of nickel-titanium wires and one type of stainless steel wire were divided to three groups: as-received condition(T0:control group), treated in artificial saliva for four weeks(T1) and autoclaved after being treated in artificial saliva(T2). Some changes were observed for the selected mechanical properties in tensile test, surface topography by means of SEM and 3D profilogram, and frictional coefficient. The findings suggest that: 1. Nickel-titanium wires demonstrated no statistically significant differences in maximum tensile strength, elongation rate and modulus of elasticity, but stainless steel wire demonstrated statistically significant differences in maximum tensile strength, elongation rate and modulus of elasticity between the groups(p<0.05). 2. NiTi, Optimalloy, Stainless Steel wires demonstrated increased pitting and corrosion in SEM finding. 3. Recycled NiTi, Optimalloy and stainless steel wires demonstrated significantly greater surface roughness(Ra and Rq) through 3D profilogram when compared with the control wires(p<0.05), but Sentalloy didn't demonstrate significant difference. 4. Recycled NiTi, Optimalloy and stainless steel wires demonstrated significantly greater maximum frictional coefficient when compared with the control wires(p<0.05), but Sentalloy didn't demonstrate significant difference The changes of surface roughness and frictional coefficient in NiTi and Optimalloy had no clinical implication. Consequently recycled nickel titanium wires demonstrated no clinical problem in tensile properties, surface topography and frictional coefficient.