편광 푸리에 변환 적외선 분광법을 이용하여 액정 디스플레이의 배향막으로 널리 사용되는 폴리이미드 필름의 편광 자외선 조사에 따른 액정의 배향성과 열적 안정성을 연구하였다. 편광자외선이 조사된 폴리이미드의 경우, 조사된 편광자외선의 극성 방향에 평행한 폴리이미드 분자들의 우선적인 광분해 반응으로 인하여 편광자외선 조사 후 남아 있는 폴리이미드 분자들은 조사된 편광자외선 극성 방향과 수직 배향을 나타내었다. 하지만 러빙 처리된 폴리이미드 필름은 러빙 방향과 평행하게 폴리이미드 분자들의 재배향이 유도됨을 확인하였다. 또한 편광자외선이 조사된 폴리이미드 배향막이 편광자외선 조사를 통한 폴리이미드 분자들의 단편화 반응 때문에 러빙 처리된 폴리이미드 배향막 보다는 열적 안정성이 저하됨을 확인하였다.
고분자 물질의 물리적 성질은 물질의 화학적 구조뿐만 아니라 분자의 배향과 결정화도와 같은 내부 구조에 의해 크게 영향을 받는다. 상업적으로 생산되는 대부분의 고분자 물질은 강도와 치수 안정성 둥의 물리적 성질을 향상시키기 위해 연신과 annealing의 공정을 통해 분자의 배향과 결정화도를 증가시킨다. 따라서 고분자 물질의 물리적 성질을 이해하기 위해서는 연신과 annealing의 공정에서 수반되는 분자의 배향과 결정화 거동의 내부 구조 변화에 대한 이해가 필수적이다. (중략)
RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 증착 power density에 따른 AlN 박막의 배향성과 표면 거칠기 그리고 열전도도 특성의 변화를 조사하였다. 특히 power density가 1.79 W/$cm^3$일 때 가장 우수한 배향성을 얻을 수 있었다. 이러한 배향성과 연관시켜 박막의 미세구조, 표면거칠기, 유전율 등을 분석하였으며, 이러한 특성이 열전도도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.
본 연구에서는 연신정도가 다른 완전배향사(FDY)와 부분배향사(POY)를 열처리시켜 내부구조변화를 유도한 후 염색성을 연구하였고, 염색성과의 관련성을 위해 결정화도 및 복굴절룰을 조사하였다. 열처리는 silicone oil속에서 정장상태로 실시하였으며, 시료의 염색은 Disperse Yellow 42를 이용해 무한염욕상태에서 실시하였다. 그리고, DMF를 이용해 염료를 추출시킨후 spectrophotometer 로 염료흡착량을 측정하였다. 결정화도는 밀도-결정화도 관계식으로 구하였으며, 복굴전률은 편광현미경으로 시료의 두께와 retardation을 측정한 후 계산하였다. FDY와 POY 필라멘트사의 염색성은 열처리시 감소하였으며 POY의 염색성이 FDY보다 우수했다. 결정화도는 열처리시 증가하였으며 열처리되지 않은 POY가 열처리되지 않은 FDY에 비해 낮은 값을 나타냈다. 복굴절률은 열처리시 증가하였으며 열처리되지 않은 POY가 열처리되지 않은 FDY에 비해 낮은 값을 나타냈다. 열처리후에도 POY가 FDY보다 낮은 복굴절률을 나타낸 반면 결정화도는 열처리된 POY가 열처리된 FDY와 비슷한 값을 나타냈다. 염색성은 결정화도와 배향도에 부적인 상관관계 즉 결정화도와 배향도가 증가함에 따라 염색성은 감소하는 관계를 시사했다.
섬유 고분자 물질의 물리적 성질은 물질의 화학적 구조뿐만 아니라 분자의 배향과 결정화도와 같은 내부 구조에 의해 크게 영향을 받는다. 적외선 분광법은 특정 segment의 배향과 conformation, 결정화도와 같은 내부 구조의 변화를 선택적으로 관찰할 수 있는 장점으로 인하여 섬유 고분자 물질의 연구에 널리 사용되고 있다. 특히 적외선 분광법의 한 방법인 ATR (Attenuated Total Reflection) 방법은 투과에 의한 방법으로는 관찰이 불가능한 fiber, fabric, coating, thick film과 같은 형태의 시료를 관찰 할 수 있는 특성이 있으며 무엇보다 가장 큰 장점은 시료의 Machine Direction (MD), Transverse Direction(TD), Normal Direction (ND)의 세 방향으로 필름의 3차원적 배향 분석이 가능하다는 점이다.$^{1)}$ (중략)
CoCr 박막에 있어서 C축 결정배향성과 미세구조 변화에 대한 Co73Cr27 씨앗층의 영향이 조사되 었다. 기록밀도가 높고 재생전압도 높은 CoCr 수직기록매체를 개발하기 위해서는 CoCr층의 두께가 엷 으면서 결정배향성이 우수하고 결정립 크기가 적고 균일한 자성기록막 제조가 필요하다. CoCr 단층막 또는 CoCr/퍼말로이 이중막 제조에서 500$\AA$정도의 Co73Cr27 층을 씨앗층으로 만들어 줌으러써 기록층인 CoCr 박막이 $0.2mu$m의 두께에서도 천이층이 거의 없고 결정배향성이 우수한 자성막을 제조할 수 있었 다. 또한 Co73Cr27 씨앗층은 비록 결정립 크기는 증가시켰지만 기록층의 에피택시 성장에 보다 바람직 한 것으로 조사되었다.
본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.
단섬유 보강 플래스틱 재료의 사출성형 충전공정에서 금형재의 유동장이 섬유 배향 상태를 형성하는데 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 섬유의 배향상태가 역으로 유동장에 영향 을 미친다. 충전유동과 섬유 배향의 연계해석을 위하여 단섬유에 의한 추가적인 응력을 포 함하는 Dinh과 Armstrong의 이방성 구성방정식을 충전유동의 해석에 도입하였다. 평명방향 으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하여 새롭게 유도된 압력 지배방정식과 에너지방정식을 유한요소법과 유한차분법을 이용하여 풀고 동시에 2차배향텐서의 변화방정식을 4차 Runge-kutta 방법을 이용하여 풀었다. 절점 게이트 주변의 확장유동영역과 라인게이트를 통한 수축유동영역에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력이 유동장에 미치는 영향을 고 찰하였다. 확장유동영역에서는 평면방향으로의 속도구배에 의한 영향이 추가적인 유량으로 나타나면서 주어진 유량조건하에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하지 않은 경우보다 작은 압력구배를 나타냈다. 수축유동영역에서는 위와 반대의 결과를 보였다. 이러 한 경향은 섬유의 부피분율이증가하거나 모양비가 커짐에 따라 증가한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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