• 제목/요약/키워드: Interfacial Energy

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Static and Dynamic Fracture Analysis for the Interface Crack of Isotropic-Orthotropic Bimaterial

  • Lee, Kwang-Ho;Arun Shukla;Venkitanarayanan Parameswaran;Vijaya Chalivendra;Hawong, Jae-Sug
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제16권2호
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    • pp.165-174
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    • 2002
  • In the present study, interfacial cracks between an isotropic and orthotropic material, subjected to static far field tensile loading are analyzed using the technique of photoelasticity. The fracture parameters are extracted from the full-field isochromatic data and the same are compared with that obtained using boundary collocation method. Dynamic photoelasticity combined with high-speed digital photography is employed for capturing the isochromatics in the case of propagating interfacial cracks. The normalized stress intensity factors for static cracks are greate. when ${\alpha}$: 90$^{\circ}$(fibers perpendicular to the interface) than when ${\alpha}$=0$^{\circ}$(fibers parallel to the interface), and those when ${\alpha}$=90$^{\circ}$are similar to ones of isotropic material. The dynamic stress intensity factors for interfacial propagating cracks are greater when ${\alpha}$=0$^{\circ}$ than ${\alpha}$=90$^{\circ}$. For the velocity ranges (0.1 < C/C$\sub$s1/<0.7) observed in this study, the complex dynamic stress intensity factor │K$\sub$D/│increases with crack speed c, however, the rate of increase of │K$\sub$D/│with crack speed is not as drastic as that reported for homogeneous materials.

Property improvement of natural fiber-reinforced green composites by water treatment

  • Cho, Dong-Hwan;Seo, Jeong-Min;Lee, Hyun-Seok;Cho, Chae-Wook;Han, Seong-Ok;Park, Won-Ho
    • Advanced Composite Materials
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    • 제16권4호
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    • pp.299-314
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    • 2007
  • In the present study, natural fibers (jute, kenaf and henequen) reinforced thermoplastic (poly(lactic acid) and polypropylene) and thermosetting (unsaturated polyester) matrix composites were well fabricated by a compression molding technique using all chopped natural fibers of about 10 mm long, respectively. Prior to green composite fabrication, natural fiber bundles were surface-treated with tap water by static soaking and dynamic ultrasonication methods, respectively. The interfacial shear strength, flexural properties, and dynamic mechanical properties of each green composite system were investigated by means of single fiber microbonding test, 3-point flexural test, and dynamic mechanical analysis, respectively. The result indicated that the properties of the polymeric resins were significantly improved by incorporating the natural fibers into the resin matrix and also the properties of untreated green composites were further improved by the water treatment done to the natural fibers used. Also, the property improvement of natural fiber-reinforced green composites strongly depended on the treatment method. The interfacial and mechanical results agreed with each other.

고집적 플립 칩용 극미세 58Bi-42Sn 솔더 범프와 Au/Ni/Ti UBM의 계면 반응 (Interfacial Reaction between Ultra-Small 58Bi-42Sn Solder Bump and Au/Ni/Ti UBM for Ultra-Fine Flip Chip Application)

  • 강운병;정윤;김영호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.61-67
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    • 2003
  • 고집적 플립 칩 기술을 위한 $50{\mu}m$ 직경의 극미세 58Bi-42Sn 솔더 범프와 Au/Ni/Ti UBM의 계면 반응에 따른 금속간 화합물을 분석하였다. 증발증착법과 lift-off 방법으로 극미세 Bi-Sn 솔더 범프를 형성하고 급속열처리 장비를 이용하여 리플로 공정을 실시하였다. 리플로 공정에서의 냉각속도를 변화시키면서 제작한 솔더 범프의 표면과 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였다 $Au(0.1{\mu}m)$/Ni/Ti UBM 위의 극미세 58Bi-42Sn 솔더 범프의 표면과 내부에서 facet 특성을 갖는 다각형의 금속간 화합물들이 다수 관찰되었다. 주사전자현미경의 EDS 분석과 X-선 회절분석으로 확인한 결과 이 금속간 화합물은 $(Au_xBi_yNi_{1-x-y})Sn_2$상임을 확인하였다.

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금속소부도재관용 Ni-Cr 합금에 첨가된 Nb이 계면특성에 미치는 영향 (A study on interfacial characteristics of Ni-Cr alloy by Nb content for Porcelain Fused to Metal Crown)

  • 김치영;최성민
    • 대한치과기공학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.97-104
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    • 2005
  • The effect of Nb on interfacial bonding characteristics of Ni-Cr alloy for porcelain fused to metal crown (PFM) has been studied in order to investigate oxide layer. A specimens, which is 0.8mm in thickness, were fired at 1,000$^{\circ}C$ with four tests such as air, vacuum, air for 5 minutes and vacuum for 5 minutes in order to examine an oxide behavior of alloy surface generated by the adding of Nb to be controlled at a rate of 0, 1, 3 and 5. It observed oxide film form of the fired specimens with optical microscope and scanning electron microscope (SEM), and chemical formation of them with energy disperse X-ray spectroscopy (EDX). The other specimens, which is 2mm in thickness, were fired at 1,000$^{\circ}C$ with air and vacuum in order to analyze the diffusion behaviors of alloy-porcelain interface by X-ray dot mapping. The results of this study were as follows: 1. The observation of microstructure of specimens by SEM showed that the more Nb content is high, the more much intermediate compound of rich Nb is observed. 2. The surface morphology of oxide film is most dense in 3% Nb. The heat treatment in air constitutes denser oxide film than heat treatment under vacuum. 3. The diffusion behavior of oxide layer by X-ray dot mapping showed that Si, Al of porcelain diffuse toward metal.

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생체계면활성제 소포로리피드의 생합성과 계면 특성 (Biosynthesis and Interfacial Properties of Sophorolipids As a Biosurfactant)

  • 강창범;류경임;임경희
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.213-225
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    • 2000
  • Sophorolipids were biosynthesized using a strain of yeast, Torulopsis bombicola ATCC22214. It has been reported that this yeast gives the highest yields for the production of biosurfactant sophorolipids. Hence, this yeast was used in this study. One of the objectives of this study is to increase the yield of the sophorolipid synthesis. To meet this end, basic culture medium was formulated on the basis of literature research to-date. When this medium was used, the increase in yield from 15% to 150% was observed compared to using the media in the literature. To examine how the interfacial characteristics of sophorolipids change with substrate, glucose (the first carbon source) was maintained in the media and after being cultured for three days, the second carbon sources such as alkanes, vegetable oils, alcohols or organic acids were added. The whole broth was extracted twice with ethyl acetate and the extract was analyzed by thin layer chromatograhy(TLC). After qualitative analyses by TLC, surface tensions of sophorolipids were measured by the Wilhelmy plate method and critical micelle concentration(CMC) was determined using these surface tension data. Also, interfacial tensions were measured by the spinning drop method and emulsions of the three-component water/decane/sophorolipid system were tested. Sophorolipids were effective and efficient in terms of surface tension reduction and CMC, but they were ineffective as emulsifiers because emulsions were separated within 30 minutes.

Novel Water-Soluble Polyfluorenes as an Interfacial layer leading to Cathodes-Independent High Performance of Organic Solar Cells

  • 오승환;심희상;박동원;정연길;이재광;문승현;김동유
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.394-394
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    • 2009
  • Water solubility of conjugated polymers may offer many applications. Potential applications of water-soluble conjugated polymers include the polymer light-emitting diode and new materials for nano and micro hollow-capsules, and bio- or chemo-sensors. We synthesized neutral polyfluorenes containing bromo-alkyl groups by the palladium catalyzed Suzuki coupling reaction. Bromo-alkyl side groups in neutral polyfluorenes were quaternized by tri-methyl amine solution. The electrochemical and optical properties of water-soluble conjugated polymers are discussed. This novel synthesized water-soluble conjugated polymers were used as a interfacial dipole layer between active layer and metal cathode in polymer solar cell for enhancement of open-circuit voltage (Voc), which is one of the most critical factors in determining device characteristics. We also investigated the device performance of polymer solar cell with different metal cathode such as Al, Ag, Au and Cu. In polymer solar cell, novel cationic water-soluble conjugated polymers were inserted between active layer and high-work function cathode (Al, Ag, Au and Cu).

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음향 작동기를 위한 투명한 xGnP/PVDF/xGnP 그래핀 복합재료 필름의 계면 내구성 및 음향 특성 (Interfacial Durability and Acoustic Properties of Transparent xGnP/PVDF/xGnP Graphite Composites Film for Acoustic Actuator)

  • 구가영;왕작가;권동준;박종만
    • Composites Research
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    • 제25권3호
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    • pp.70-75
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    • 2012
  • 음향작동기의 응용으로, CNT, ITO와 xGnP로 코팅된 PVDF 나노복합재료의 계면접착 내구성과 전기적 특성을 평가하였다. CNT, ITO와 xGnP의 고유 전기적 특성으로 인하여 xGnP로 코팅된 나노복합재료가 CNT, ITO 경우보다 다소 낮은 전기저항을 나타내었으나, 모두 양호한 음향특성을 보여주었다. 나노복합재료의 계면 내구성은 정적 접촉각 시험을 통해 미처리 CNT 와 플라즈마 처리된 CNT 그리고 플라즈마 처리된 PVDF간의 표면에너지, 접착일, 그리고 퍼짐계수를 평가하여 계면 내구성과의 상호 관련성을 확인하였다. 음향 작동기로서 xGnP 나노복합재료의 최적의 작동성은 시편의 곡률반경, 코팅정도를 달리 하여 음향 측정기를 사용하여 음향특성을 측정하였다. 나노재료의 고유의 전기적 특성으로 인하여 xGnP가 CNT나 ITO보다 음향작동기로서 더 적합함을 알 수 있었다. 곡률반경이 약 15도일 때 가장 적합하며, 코팅두께에 따라 음향특성이 차이가 나지만 투명도도 좋으면서 음향특성도 우수한 음향 작동기를 제작할 수 있었다.

폴리아마이드계 박막복합막 제조 공정에서 계면중합의 유기용액 퍼짐 속도에 따른 표면 모폴로지의 변화 (Change of Surface Morphology with the Spreading Rate of Organic Solution During Interfacial Polymerization for Polyamide-based Thin Film Composite Membrane Manufacturing Process)

  • 박철호
    • 멤브레인
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    • 제27권6호
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    • pp.506-510
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    • 2017
  • 계면중합법은 혼합되지 않은 두 용액에 용해되어 있는 반응성 단량체들이 계면에서 중합되는 기술로 다양한 분야에 응용되고 있다. 이 중, 수처리 분리막의 경우 m-phenylene diamine과 Trimesoyl chloride를 반응물로 사용하고 있다. 분리막의 성능은 다양한 중합 성능에 의해 영향을 받고 있으며, 본 연구에서는 유기 용액의 퍼짐 속도가 어떻게 분리막 표면 및 구조에 영향을 주는지를 주사전자현미경을 통해 고찰하였다. 퍼짐 속도는 7.6과 25 mm/sec로 조절하였으며, 유기상 용액은 1~3방울까지 조절하였다. 관찰된 결과는 퍼짐 속도가 7.6 mm/sec에서는 한 방울 떨어트릴 경우, 25 mm/sec에서는 두 방울 떨어트릴 경우 폴리아마이드 막에 균열을 발견할 수 없었다. 반면 나머지 경우에 모두 균열이 발생하였다. 따라서, 초기 유기용액의 퍼짐 속도는 폴리아마이드 분리막의 성능에 영향을 줄 것으로 관찰되었다.

갈륨과 Cu/Au 금속층과의 계면반응 연구 (Study on the Interfacial Reactions between Gallium and Cu/Au Multi-layer Metallization)

  • 배준혁;손윤철
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.73-79
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    • 2022
  • 본 연구에서는 최근 저온접합 소재로 각광받고 있는 Ga과 대표적인 전극 물질인 Cu와의 반응연구를 실시하여 저온 솔더링 적용시 필요한 정보들을 확인하고자 하였다. 80-200℃ 온도범위에서 Ga과 Cu/Au 기판을 반응시켜 계면반응 및 금속간화합물(IMC) 성장을 관찰하고 분석하였다. 반응계면에서 성장하는 주요한 IMC는 CuGa2 상이었으며 그 상부에는 작은 입자크기를 가지는 AuGa2 IMC 그리고 하부에는 얇은 띠 형상의 Cu9Ga4 IMC가 형성되었다. CuGa2 입자들은 scallop 형상을 보이며 Cu6Sn5 성장의 경우와 비슷하게 반응시간이 증가함에 따라서 큰 형상변화없이 입자 크기가 증가하였다. CuGa2 성장기구를 분석한 결과 120-200℃ 온도범위에서 시간지수는 약 3.0으로 산출되었고, 활성화에너지는 17.7 kJ/mol로 측정되었다.

미세역학적 실험법과 젖음성을 이용한 CNT-에폭시 나노복합재료 경사형 시편의 계면특성 (Interfacial Properties of Gradient Specimen of CNT-Epoxy Nanocomposites using Micromechanical Technique and Wettability)

  • 왕작가;공조엘;박종만;이우일;박종규
    • Composites Research
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    • 제22권5호
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    • pp.8-14
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    • 2009
  • 유리섬유 강화 CNT-에폭시 나노복합재료의 계면특성은 미세역학적 시험법과 젖음성 측정을 통하여 평가하였다. CNT-에폭시 나노복합재료의 접촉저항은 전기적 접촉부가 일정하게 점차적으로 증가하는 경사형 (gradient) 시편으로 측정되었다. CNT-에폭시나노복합재료의 접촉저항은 2-점법 대신에 4-점법을 사용하여 평가하였다. 불균일한 표면에 존재하는 소수성 영역 때문에 CNT-에폭시 나노복합재료의 어떤 부분은 초소수성보다는 다소 낮은 접촉각인 120도를 가졌다. 표면처리된 유리섬유는 에칭된 섬유 표면의 흠이 있지만 인장 강성도는 약간의 변화가 나타나는 반면에, 인장강도는 현저하게 감소하였다. 에칭된 유리섬유와 CNT-에폭시 나노복합재료는 표면 에너지와 거친 정도가 증가함으로써, 계면전단강도가 증가되었다 열역학적 에너지 일인 $W_a$가 증가함에 따라, 기계적 계면전단강도와 겉보기 강성도 모두 상호일치하게 증가를 보여주었다.