• 소성∙가공
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• 제17권8호
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• pp.633-642
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• 2008

It's important to measure quantitative properties about thermal-nano behavior of polymer for producing high quality components using Nanoimprint lithography process. Nanoscale indents can be used to make the cells for molecular electronics and drug delivery, slots for integration into nanodevices, and defects for tailoring the structure and properties. In this study, formability of polymethylmetacrylate(PMMA) and polycarbonate(PC) were characterized Polymer has extreme variation in thermo mechanical variation during forming high temperature. Because of heating the polymer, it becomes softer than at room temperature. In this case it is particularly important to study high temperature-induced mechanical properties of polymer. Nanoindenter XP(MTS) was used to measure thermo mechanical properties of PMMA and PC. Polymer was heated by using the heating stage on NanoXP. At CSM(Continuous Stiffness Method) mode test, heating temperature was $110^{\circ}C,120^{\circ}C,130^{\circ}C,140^{\circ}C$ and $150^{\circ}C$ for PMMA, $140^{\circ}C,150^{\circ}C,160^{\circ}C,170^{\circ}C$ and $180^{\circ}C$ for PC, respectively. Maximum indentation depth was 2000nm. At basic mode test, heating temperature was $90^{\circ}C$ and $110^{\circ}C$ for PMMA, $140^{\circ}C,160^{\circ}C$ for PC. Maximum load was 10mN, 20mN and 40mN. Also indented pattern was observed by using SEM and AFM. Mechanical properties of PMMA and PC decreased when temperature increased. Decrease of mechanical properties from PMMA went down rapidly than that of PC.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.354-354
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• 2015

코팅 층과 소지 사이의 접합력 평가를 위하여 박리 시험법(Peel Off Test), 블리스터 시험법(Blister Test), 압입균열 시험법(Indentation Test), 직접 인장 시험법(Direct Full Off Test), 스카치 테이프 시험법(Scotch Tape Test), 그리고 스크래치 시험법(Scratch Test) 등이 사용되어 왔다. 이 중 박리 시험법과 스카치 테이프 시험법이 산업계에서 일반적으로 사용되고 있다. 전자 산업계에서 많이 사용되고 있는 박리시험법은 금속박막과 절연체 기판 사이의 접합력을 간단하게 측정할 수 있으며, 실험값의 재현성이 뛰어난 장점이 있다. 또한, 측정하는 동안 만들어지는 박리 곡선(Peel Curve)로부터 분석의 신뢰성 여부를 확인할 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 박리 시험법 특성 상 금속 코팅층의 강도가 금속 피막/기판간 접합 강도를 초과하여야 하기 때문에 수백 nm 이하의 박막의 접합력 측정에는 적용하기가 어렵다. 이에 반하여, 스카치 테이프 분석법은 일정길이의 접착 테이프를 박막 표면에 붙인 후 다시 떼어내면서 접착력을 평가하는 방법으로, 박막의 접합력 평가에 적용이 가능하다. 그러나 이 방법은 합격 불합격 여부를 판정하는 정성적인 방법으로 정량평가가 어렵다. 또한, 박막에 접착 테이프를 붙일때의 압력, 테이프를 박리할 때의 각도 및 속도를 일정하게 제어하기가 쉽지 않아 결과의 신뢰성이 높지 않다. 스크래치 테스트는 탐사침(Stylus)을 이용하여 박막의 표면에 하중을 증가시키면서 기판을 이동하여, 피막의 균열이나 박리될 때의 임계 하중값 (Critical Load; Lc)을 측정하는 방법이다. 이 방법은 시편 준비가 쉽고 간단하여 빠른 분석이 가능하고, 수백 nm 이하의 박막에도 적용 가능하다. 또한, 접합력을 정량화 할 수 있기 때문에 변수에 따른 접합력 비교가 용이하다는 장점이 있다. 이와 같은 분석적 장점에도 불구하고, 스크래치 시험을 통한 접합력 측정 방법은 아직까진 산업적으로 널리 활용되지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 스크래치 테스트의 원리 및 이론에 대하여 간략히 알아보고, 스크래치 분석을 이용한 접합력 비교에 대한 실제 사례들을 소개하고자 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.42.2-42.2
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• 2018

신도시 및 대규모 도시 개발이 진행됨에 따라 안정적이고 효율적인 전력 공급을 위해 다수의 지상 배전함이 설치되고 있으며, 이에 따라 불법 광고물 및 스티커의 부착으로 인한 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 여러 기관 및 산업체에서는 부착 방지용 코팅 도료 및 시트에 대하여 다양한 연구개발을 진행하고 있으며, 현장에 적용 된 다수의 제품이 존재한다. 하지만 현재 대부분의 제품들은 약 1년 정도의 시간이 지나면 부착 방지 기능을 상실하며, 도료와 기판 또는 시트와 기판 사이의 박리가 일어나 도시의 미관을 더욱 해치는 결과를 초래하고 있다. 이러한 원인으로는 부착력(Peel resistance, N/cm)을 측정하는 기존의 제시된 방법(KS T 1028, Peel test)으로는 정확한 측정이 어렵기 때문에 제품 선별에 어려움이 있다. 일반 기판의 경우 규격에서 요구하는 각도($90^{\circ}$, $180^{\circ}$)가 잘 유지되어 정밀한 부착력 측정이 가능하지만, 저점착 기능성 코팅소재(Anti-adhesion coating)의 경우 부착 자체가 어렵기 때문에 요구 각도를 유지하기 어려워 정밀한 측정을 할 수 없다. 이러한 문제점들을 해결하고자 압입자(Probe)를 이용한 새로운 평가 장치와 방법(Tack test)을 개발 및 제시하였다. 평가 지표로는 최대 점착력(Adhesive force, N), 최대 점착력일 때 점착제가 늘어난 총 길이(Extension of adhesive, mm), 탈착 에너지(Energy, J)가 있으며, 인가하는 힘(N)이 커질수록, 탈착 속도(Velocity)가 빨라질수록 평가 지표 모두 값이 상승하는 경향성을 보인다. 각 시험방법(Peel test, Tack test)에 대한 테이프류 점착제와 기판과의 결합이 끊어지는(Debonding, 탈착) 메커니즘(Mechanism)은 점착제 기공(Cavity)의 형성, 결합이 끊어지는 힘(Debonding force, N), 힘의 평형(Force balance)로 설명 가능하며, 상호간의 관계성을 도출한다. 이와 같은 평가 지표를 활용하여 저점착 기능성 코팅소재에 대해 정밀한 평가를 하는 것으로, 향후 개발될 다양한 제품에 대한 성능 분별력을 높이고, 현장에 적용 될 제품들의 성능을 끌어 올려 기존에 발생한 다양한 문제점들을 해결 할 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권2호
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• pp.69-74
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• 2013

In this study, the crack healing effects of $Al_2O_3$ ceramics based on the heat treatment conditions were investigated. The influence of the additive amounts of SiC nanoparticles and the cycling process of indentation-heat treatment on the crack healing effect of $Al_2O_3$ ceramics were also examined. Three-point bending tests were carried out and the morphological changes in the fracture surface were observed by using FE-SEM. As a result, heat-treated samples in a vacuum or air atmosphere showed improved bending strengths compared to un-heat treated samples. This means that cracked specimens can be healed by heat treatment in a vacuum or air atmosphere. The crack healing effect of $Al_2O_3$ ceramics that were heat treated in an air atmosphere was much higher than that of those heat treated in a vacuum. After heat treatment, the $Al_2O_3$ ceramics with 30 wt% SiC nanoparticles showed a higher bending strength than those with 15 wt% SiC. The cyclic indentation and heat treatment did not remarkably affect the crack healing effect. The SEM images showed that the median crack, indenter mark on the surface, and pores in the fracture surface of a specimen almost disappeared after being heat treated in an air atmosphere.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.75-83
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• 2010

복합적층판은 다른 금속재료에 비해 높은 비강도, 비강성 등의 우수한 역학적 특성을 지니므로, 최근 다양한 분야에서 사용하고 있다. 그러나 이러한 복합적층판은 충격에 약하다는 단점이 있다. 그리하여 복합적층판의 충격거동에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 충격거동을 조사하기 위해서는 우선 충격체와 복합적층판사이의 접촉력을 계산하여야 한다. 접촉력을 알기 위해서는 운동방정식, 복합적층판의 운동방정식 그리고 압입량에 관한 관계식을 동시에 풀어야 한다. 본 연구에서는 고전적인 헤르츠식, 썬식, 썬&양식 그리고 썬&탄식을 포함한 유한요소프로그램을 이용하여 복합적층판의 저속충격거동을 조사한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.109-116
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• 2016

고속철도 차량의 시장 점유율은 전 세계적으로 확대되고 있다. 고성능 충격 에너지 흡수 요소는 철도차량의 안전 기준을 충족하는 것이 필수 요소이다. 변형 튜브 조립체는 철도 차량에 대한 전형적인 에너지 흡수 요소이다. 그것은 변형 튜브와 압입 펀치로 구성되어 있으며 튜브 조립체의 성능은 튜브의 소성 영역에서 흡수 에너지 특성에 의존한다. 본 논문의 변형 튜브에서 흡수하는 소성변형 에너지는 200kJ의 철도차량 충돌 에너지를 흡수하도록 설계되어 있다. 슬래브 법과 유한 요소해석을 사용하여 초기 단계에서 펀치의 반력은 예측되며 설계된 튜브 조립체의 성능은 실험으로 확인되었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권12호
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• pp.1116-1122
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• 2010

Metal interconnections of multilayer Al/Ni and TiW/seed-Ni/Ni were formed on glass, and the adhesion strength and nanoindentation response of the composite layers were evaluated. The Al/Ni multilayer was formed by an anodic bonding of glass to Al and subsequent electroless plating of Ni, while the TiW/Ni multilayer was fabricated by sputter deposition of TiW and seed-Ni onto glass and electroless plating of Ni. Because of the diffusion of aluminum into glass during the anodic bonding, anodically bonded glass/Al joint exhibited greater interfacial strength than the sputtered glass/TiW one. The Al/Ni on glass also showed excellent resistance against delamination by bending deformation compared to the TiW/seed-Ni/Ni on glass. From the nanoindentation experiment of each metal layer on glass, it was found that the aluminum layer had extremely low hardness and elastic modulus similar to the glass substrate and played a beneficial role in the delamination resistance by lessening stress intensification at the joint. The indentation data of the multilayers also supported superior joint reliability of the Al/Ni to glass compared to that of the TiW/seed-Ni/Ni to glass.

• Tribology and Lubricants
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• 제39권5호
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• pp.167-172
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• 2023

Titanium alloys are widely recognized among engineering materials owing to their impressive mechanical properties, including high strength-to-weight ratios, fracture toughness, resistance to fatigue, and corrosion resistance. Consequently, applications involving titanium alloys are more susceptible to damage from unforeseen events, such as scratches. Nevertheless, the impact of microscopic damage remains an area that requires further investigation. This study delves into the microscopic wear behavior of α-titanium crystal structures when subjected to linear scratch-induced damage conditions, utilizing molecular dynamics simulations as the primary methodology. The configuration of crystal lattice structures plays a crucial role in influencing material properties such as slip, which pertains to the movement of dislocations within the crystal structure. The molecular dynamics technique surpasses the constraints of observing microscopic phenomena over brief intervals, such as sub-nano- or pico-second intervals. First, we demonstrate the localized transformation of lattice structures at the end of initialization, indentation, and wear processes. In addition, we obtain the exerted force on a rigid sphere during scratching under linear movement. Furthermore, we investigate the effect of the relaxation period between indentation and scratch deformation. Finally, we conduct a comparison study of nanoindentation between crystal and amorphous Ti substrates. Thus, this study reveals the underlying physics of the microscopic transformation of the α-titanium crystal structure under wear-like accidental events.

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.419-428
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• 2023

Seawater has been used to cool devices in nuclear power plants. However, the pipes used to transport seawater are vulnerable to corrosion; hence, the inner side of pipelines is coated with an epoxy layer as prevention. Upon coating damage, the pipe becomes exposed, and corrosion progresses. The major cause is widely known as cavitation corrosion, causing the degradation of mechanical properties. In this study, corroded specimens were prepared using cavitation and immersion methods to clarify the degradation trend of mechanical properties with corrosion. Three different types of epoxy coatings were used, and accelerated cavitation procedures were composed of amplitudes of 15 ㎛, 50 ㎛, and 85 ㎛ for 2 h, 4 h, and 6 h. The immersion periods were 3 and 6 weeks. We conducted instrumented indentation tests on all degradation samples to measure mechanical properties. The results showed that higher cavitation amplitudes and longer cavitation or immersion times led to more degradation in the samples, which, in turn, decreased the yield strength. Of the three samples, the C coating had the highest resistance to cavitation and immersion degradation.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.455-468
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• 2013

최근 비개착공법으로 지하차도 시공 시 강관을 지반에 압입한 후 강관자체를 철근과 모르타르로 보강하는 다양한 일체형 파이프루프 공법이 적용되고 있다. 이러한 일체형 파이프루프 공법은 상재하중에 대해 지보강성 효과를 발휘하여 콘크리트 지하차도 구조물에 작용하는 응력을 한층 감소시킬 것으로 예상된다. 또한 아칭효과에 의해 주변지반의 연직방향 및 수평방향의 토압이 변화하게 된다. 본 연구에서는 일체형 파이프루프 시공에 따른 주변지반의 토압 분포 특성을 분석하고, 일체형 파이프루프 내측에 시공되는 콘크리트에 작용하는 토압을 분석하기 위하여 유한차분 수치해석을 통해 파이프루프의 체결 특성을 모델링하고 응력 및 변위거동을 분석하였다. 지반과 구조물의 경계에 인터페이스 요소를 도입하여 지반구조물의 상호작용을 분석하였다. 분석 결과, 본체 콘크리트 구조물에 작용하는 연직토압은 파이프루프의 강성과 아칭 작용에 의해 원상태의 연직토압보다 큰 폭으로 감소하여 작용하는 것을 확인하였다. 지하차도 구조물의 단면 설계 시 설계하중에 대해 이러한 아칭작용에 의한 연직토압의 감소를 고려한다면 경제성을 보다 확보할 수 있을 것으로 판단된다.