치과용 재료의 적층가공제작은 기존 제작방식에 비해 복잡한 형태까지 제작할 수 있으며 절삭가공에 비해서도 기구나 재료의 소모가 적어 지속가능성이 장점으로 대두되고 있다. 적층가공 제작은 7가지 방식으로 분류할 수 있는데, 폴리머는 적층가공에 가장 적합한 재료로 용기중합방식으로 제작하며 기존 자가중합방식에 비해 높은 물성과 적합도를 가져 상용화에 더 적합하지만 상대적으로 낮은 강도로 인해 임시수복물로 주로 이용된다. 금속은 PBF (powder bed fusion) 방식을 주로 이용하며 주조방식에 비해 파괴인성과 밀도가 높지만 잔류응력이 높아 이를 제거하기 위한 후처리방식에 대한 연구가 필요하다. 세라믹은 분말과 레진폴리머를 혼합한 재료를 용기중합하는 방식이 일반적이다. 제작 후 폴리머제거나 소결과 같은 후처리 과정이 복잡하다. 상용화되려면 세라믹 적층가공에 의한 결과물의 낮은 강도와 체적정확성이 개선되어야 한다. 적층가공은 어떤 재료이건 공정조건에 따라 물성과 표면환경이 달라지므로 가장 적합한 공정조건을 찾기 위한 연구가 더 많이 필요하다고 사료된다.
섬유강화 적층 복합재 차체 구조물의 강도를 평가하기 위해 전체 적층판 접근방법의 적용을 제시하였다. 180km/h급의 한국형 틸팅열차의 하이브리드 복합재 자체 기본설계를 검증하기 위해서 구조해석을 수행하였으며 또한 복합재 적층판의 강도를 구하기 위해 기계적 물성시험을 수행하였다. 결과적으로, 한국형 틸팅열차의 복합재 자체 구조물에서 발생하는 응력값들은 모두 파손영역의 안전한 범위 내에 존재하였으며 전체 적층판 접근방법은 초기 기본석계 단계에서 하이브리드 복합재 자체 구조물의 파손을 예측하는데 매우 유용함을 증명하였다.
본 논문은 탄소/에폭시 적층판의 온도변화에 대한 열팽창계수 변화를 예측하고 실험적으로 검증한 것으로 재료의 주축 방향에 대한 기계적 탄성 특성과 열팽창계수를 상온에서 경화온도 범위까지 측정하였으며 온도 함수로 특성화 하였다. 온도 함수로 특성화된 물성을 고전 적층판 이론에 적용함으로써 온도 변화에 대해 일반 적층각 적층판 복합재료의 열팽창계수를 예측할 수 있는 해석적 모델을 제시하였다. 이를 증명하기 위해서 일반 적층각 적층판의 열팽창계수를 측정하였으며 이를 해석적 모델로 계산된 예측치와 비교하였다. 실험적 검증 결과 온도 변화에 대한 일반 적층판의 열팽창계수의 변화가 제시된 해석적인 계산 방법을 사용함으로써 적절하게 예측될수 있음을 볼수 있다.
본 연구는 탄소섬유 펼침 기술을 이용한 적층 복합재료의 특성을 평가하였다. 섬유 펼침 기술이 적용되어 기존 12 K 탄소섬유 토우의 폭이 7 mm에서 20 mm로 늘어나면서 두께가 더 얇아졌다. 폴리프로필렌 필름을 spread tow에 함침시켜 프리프레그를 만들고 이를 적층 후 열압축 성형을 통해 시편을 제조하였으며 이들의 기공함유량 및 인장, 굴곡 시험을 통해 물리적, 기계적 물성을 평가하였다. 그 결과, 탄소섬유 펼침 기술이 적용된 적층 복합재료의 기공함유량이 기존의 섬유 토우를 사용한 것보다 작게 나타났고, 섬유함유량이 낮았음에도 불구하고 기계적 물성이 향상됨을 알 수 있었다.
Cold gas dynamic spray is a relatively new coating process by which coatings can be produced without significant heating during the process. Cold gas dynamic spray is conducted by powder sprayed by supersonic gas jet, and generally called the kinetic spray or cold-spray. Cold-spray was developed in Russia in the early 1980s to overcome the defect of thermal spray method. Its low process temperature can minimize thermal stress and also reduce the deformation of the substrate. Most researches on cold-spray have focused on micro scale coating, but our research team tried to apply this method to macro scale deposition. The macro scale deposition causes deformation of a thin substrate which is usually convex to the deposited side. In this research, the main cause of the deformation was investigated using 6061-T6 aluminum alloy and properties of deposited aluminum layer such as coefficient of thermal expansion, Elastic modulus, hardness, electric conductivity were measured. From the result of the analysis, it was concluded that compressive residual stress was the main reason of substrate deformation while CTE had little effect.
대두 단백 필름의 물성을 개선하기 위하여 옥수수 단백과 밀 단백을 이용하여 적층하여 필름을 제조한 후 물성을 측정하였다. 옥수수 단백(필름 B)과 밀 단백(필름 C)으로 적층한 대두 단백 필름의 인장강도가 대구조에 비해 1.5배 이상 증가 하였고 필름 C에 비해 필름 B의 인장강도가 더 높게 나타났으며 또한, 필름 C의 경우 신장률이253%로 인장강도와 신장를 모두 증가 하였다. 투습계수 측정 결과, 대조구인 필름 A와 비교해서 필름 B와C는 그 차이는 적었지만 투습계수가 감소하였다. 하지만 적층한 필름의 투습계수에는 큰 변화가 없었다. 필름 용해도는 필름 B와 C가 대조구 보다 낮았다. 색도는 필름 A와 C는 큰 차이를 보이지 않았지만 옥수수 단백으로 적층한 필름 B의 b값과 YI값이 큰 차이를 보이며 황색을 나타냈다. 본 실험 결과는 밀 단백 필름으로 적층한 필름 C가 여러 물성 면에 있어서 식품의 포장재로써 효과적이라고 판단된다.
적층 액츄에이터에서 바인더의 열적 거동이 액츄에이터의 물성을 좌우하므로 압전-전왜 재료로서 우수한 PNN-PZT/Acrylic binder의 혼합물에서 고분자 열분해 메카니즘과 결합제 번아웃 공정에 영향을 끼치는 요소들을 FTIR, DSC, TGA와 같은 분석기기를 통하여 분석하였다. 결합제는 2단계를 거쳐 번아웃이 되며, 산소 분위기일 경우 열분해가 활발해져서 최종 잔유물이 5% 내외로 최소화되므로 물성이 좋은 액츄에이터를 얻을 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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