Ho, Donghae;Cho, Sooyoung;Choi, Yoon Young;Choi, Young Jin;Cho, Jeong Ho
Ceramist
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v.23
no.1
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pp.16-26
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2020
Recently, polymer-metal composite (IPMC)-based ionic artificial muscle has been drawing a huge attention for its excellent soft actuator performance having outstanding soft actuator performance with efficient conversion of electrical energy to mechanical energy under low working voltage. In addition, light, flexible and soft nature of IPMC and high bending strain response enabled development of versatile sensor application in association with soft actuator. In this paper, current issues of IPMC were discussed including standardizing preparation steps, relaxation under DC bias, inhibiting solvent evaporation, and improving poor output force. Solutions for these drawbacks of IPMC have recently been suggested in recent studies. After following explanation of the IPMC working mechanism, we investigate the main factors that affect the operating performance of the IPMC. Then, we reviewed the optimized IPMC actuator fabrication conditions especially for the preparation process, additive selection for a thicker membrane, water content, solvent substitutes, encapsulation, etc. Lastly, we considered the pros and cons of IPMCs for sensor application in a theoretical and experimental point of view. The strategies discussed in this paper to overcome such deficiencies of IPMCs are highly expected to provide a scope for IPMC utilization in soft robotics application.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.187-188
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2008
An ultrasonic motor of high torque with a new configuration for application in automobiles is proposed. The newly designed stator is a two sided vibrator consisting of a toothed metal disk with a piezoelectric ceramic ring bonded on both faces of the disk which generates a flexural traveling wave along the circumference of disk. In this configuration, the displacement on the surface of stator may not be confined. It also produces a large vibrating force and amplitude because the vibrator is sandwiched by two piezoelectric plates. It is possible to increase the torque by improving the vibration characteristics. To compute the vibration mode of the motor of diameter 48 mm, the finite element method was used. A 6th mode was chosen as the operation mode with a resonance frequency of about 64.4 kHz. According to this design and measured its performance, a prototype was fabricated. The performance measurement of the prototype motor showed that its stall torque was about 1.8 Nm and efficiency was 37% at 60% of the maximum torque.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.16
no.4
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pp.5-8
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2009
In this paper, a high-quality low-temperature co-fired ceramic (LTCC) solenoid inductor using a solder ball and an air cavity on a silicon wafer for three-dimensional (3-D) system-in-package (SiP) is proposed. The LTCC multi-layer solenoid inductor is attached using Ag paste and solder ball on a silicon wafer with the air cavity structure. The air cavity is formed on a silicon wafer through an anisotropic wet-etching technology and is able to isolate the LTCC dielectric loss which is equivalent to a low k material effect. The electrical coupling between the metal layer and the LTCC dielectric layer is decreased by adopting the air cavity. The LTCC solenoid inductor using the solder ball and the air cavity on silicon wafer has an improved Q factor and self-resonant frequency (SRF) by reducing the LTCC dielectric resistance and parasitic capacitance. Also, 3-D device stacking technologies provide an effective path to the miniaturization of electronic systems.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.10
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pp.1571-1579
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1997
The development of a new material which should be continuously use under severe environment of very high temperature has been urgently requested. For the development of such super-heat resistant materials, the main problem is not only to make the superior thermal barrier properties but also to actively release thermal stress. So, a new concept of functionally graded material(FGM) has been proposed to overcome this problem. A composition and microstructure of FGM are varied continuously from place to place in ways designed to provide it with the maximum function of mitigating the induced thermal stress. So, FGM can be applied in the aerospace, the electronic and the medical field, etc.. In this study, thermal stress analysis of sintering PSZ/NiCrAlY graded material was conducted theoretically using a finite-element program. The temperature condition was sintering temperature assuming a cooling-down process up to room temperature. Fracture damage mechanism was anlayzed by the parameters of residual stress. It could be known that FGM provided with the function of mitigating the induced thermal stress.
An, Young Jin;Bae, Sungwoo;Kim, Dong Soo;Kim, Jae Yeol
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.9
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pp.773-779
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2015
The laser Powder Bed Fusion (PBF) system is currently recognized as a leading process. Due to the various materials employed such as thermoplastic, metal and ceramic composite powder, the application's use extends to machinery, automobiles, and medical devices. The PBF system's surface quality of prototypes and processing time are significantly affected by several parameters such as laser power, laser beam size, heat temperature and laminate thickness. In order to develop a more elaborate and rapid system, this study developed a new PBF system and sintering process. It contains a 3-axis dynamic focusing scanner system that maintains a uniform laser beam size throughout the system unlike the $f{\theta}$ lens. In this study, experiments were performed to evaluate the effects of various laser scanning parameters and fabricating parameters on the fusion process, in addition to fabricating various 3D objects using a PA-12 starting material.
Khayat, Majid;Dehghan, Seyed Mehdi;Najafgholipour, Mohammad Amir;Baghlani, Abdolhossein
Steel and Composite Structures
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v.28
no.6
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pp.735-748
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2018
In this study, the semi-analytical finite strip method is adopted to examine the free vibration of cylindrical shells made up of functionally graded material. The properties of functionally graded shells are assumed to be temperature-dependent and vary continuously in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fraction of ceramic and metal. The material properties of the shells and stiffeners are assumed to be continuously graded in the thickness direction. Theoretical formulations based on the smeared stiffeners technique and the classical shell theory with first-order shear deformation theory which accounts for through thickness shear flexibility are employed. The finite strip method is applied to five different shell theories, namely, Donnell, Reissner, Sanders, Novozhilov, and Teng. The approximate procedure is compared favorably with three-dimensional finite elements. Finally, a detailed numerical study is carried out to bring out the effects of power-law index of the functional graded material, stiffeners, and geometry of the shells on the difference between various shell theories. Finally, the importance of choosing the shell theory in simulating the functionally graded cylindrical shells is addressed.
The temperature distribution in the weldment is not uniform because a weldment is locally heated. Thermal plastic deformation results from the local expansion and shrinkage by the heating and cooling of metal. Therefore, residual stresses and distortion occur in the weldment. In this study, we had conducted on the weld thermal cycle simulation that is supposed as the HAZ on SS400 steel and STS304 steel. The residual stresses that were obtained from the drawing and the weld thermal cycle simulation were estimated by X-ray diffraction. We also carried out ultrasonic test for the weld thermal cycle simulated specimens, and then conducted on nondestructive evaluation by the ultrasonic parameters obtained ultrasonic test. From the results, residual stresses of weld thermal cycle simulated specimens after the residual stress removal heat treatment are lower than that of the drawing.
Perovskite type ceramic membranes which exhibit dual ion conduction (proton and oxygen ion conduction) can permeate water and can aid solving operational problems such as temperature gradient and carbon deposition associated with a working solid oxide fuel cell. From this point of view, it is crucial to reveal water transport mechanism and especially the nature of the surface sites that is necessary for water incorporation and evolution. $BaCe_{0.8}Y_{0.2}O_{3-{\alpha}}$ (BCY20) was used as a model proton and oxygen ion conducting membrane in this work. Four different catalytically modified membrane configurations were used for the investigations and water flux was measured as a function of temperature. In addition, CO was introduced to the permeate side in order to test the stability of membrane against water and $CO/CO_2$ and post operation analysis of used membranes were carried out. The results revealed that water incorporation occurs on any exposed electrolyte surface. However, the magnitude of water permeation changes depending on which membrane surface is catalytically modified. The platinum increases the water flux on the feed side whilst it decreases the flux on the permeate side. Water flux measurements suggest that platinum can block water permeation on the permeate side by reducing the access to the lattice oxygen in the surface layer.
In order to investigate the internal adaptability and cytotoxicity for porcelain fused to metal Ni-Cr alloy, two commercial alloys (Generic Gold-R alloy, Aalba Dent- Valloy)were employed and compared with new developed beryllium free Ni-Cr alloy (KIST-K alloy). After cementation of each crown to abutment die before and after ceramic bonding respectively, dies were mounted to epoxy resin and the internal space was measured between crown and die of each point on sagittal section. The results were as follows: 1) The results show that the space between the crown and the die was largest at the incisal edge, followed by the shoulder or the bevel and chamfer. The least was to be in the axial surface. 2) There were no significant difference in the adaptability of the compared alloys. 3) On day 2 of the experiment the cell multiplication was slightly inhibited by R and K alloys. However, observations taken at day 4 and 7 showed normal cell multiplication process compared to control group. 4) Alloy V exhibited the most severe cell toxicity among the alloys tested on day 2. By day 4 and 7 it showed a decrease level in toxicity, however it did not exhibit normal cell growth as compared to control group.
This paper is presented to solve the buckling problem of functionally graded truncated conical shells subjected to displacement-dependent pressure which remains normal to the shell middle surface throughout the deformation process by the semi-analytical finite strip method. Material properties are assumed to be temperature dependent, and varied continuously in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fraction of a ceramic and metal. The governing equations are derived based on first-order shear deformation theory which accounts for through thickness shear flexibility with Sanders-type of kinematic nonlinearity. The element linear and geometric stiffness matrices are obtained using virtual work expression for functionally graded materials. The load stiffness also called pressure stiffness matrix which accounts for variation of load direction is derived for each strip and after assembling, global load stiffness matrix of the shell which may be un-symmetric is formed. The un-symmetric parts which are due to load non-uniformity and unconstrained boundaries have been separated. A detailed parametric study is carried out to quantify the effects of power-law index of functional graded material and shell geometry variations on the difference between follower and non-follower lateral buckling pressures. The results indicate that considering pressure stiffness which arises from follower action of pressure causes considerable reduction in estimating buckling pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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