• Tribology and Lubricants
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• 제11권5호
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• pp.128-135
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• 1995

Atomic force microscopy/friction force microscopy (AFM/FFM) techniques are increasingly used for tribological studies of engineering surfaces at scales, ranging from atomic and molecular to microscales. These techniques have been used to study surface roughness, adhesion, friction, scratching/wear, indentation, detection of material transfer, and boundary lubrication and for nanofabrication/nanomachining purposes. Micro/nanotribological studies of single-crystal silicon, natural diamond, magnetic media (magnetic tapes and disks) and magnetic heads have been conducted. Commonly measured roughness parameters are found to be scale dependent, requiring the need of scale-independent fractal parameters to characterize surface roughness. Measurements of atomic-scale friction of a freshly-cleaved highly-oriented pyrolytic graphite exhibited the same periodicity as that of corresponding topography. However, the peaks in friction and those in corresponding topography were displaced relative to each other. Variations in atomic-scale friction and the observed displacement has been explained by the variations in interatomic forces in the normal and lateral directions. Local variation in microscale friction is found to correspond to the local slope suggesting that a ratchet mechanism is responsible for this variation. Directionality in the friction is observed on both micro- and macro scales which results from the surface preparation and anisotropy in surface roughness. Microscale friction is generally found to be smaller than the macrofriction as there is less ploughing contribution in microscale measurements. Microscale friction is load dependent and friction values increase with an increase in the normal load approaching to the macrofriction at contact stresses higher than the hardness of the softer material. Wear rate for single-crystal silicon is approximately constant for various loads and test durations. However, for magnetic disks with a multilayered thin-film structure, the wear of the diamond like carbon overcoat is catastrophic. Breakdown of thin films can be detected with AFM. Evolution of the wear has also been studied using AFM. Wear is found to be initiated at nono scratches. AFM has been modified to obtain load-displacement curves and for nanoindentation hardness measurements with depth of indentation as low as 1 mm. Scratching and indentation on nanoscales are the powerful ways to screen for adhesion and resistance to deformation of ultrathin fdms. Detection of material transfer on a nanoscale is possible with AFM. Boundary lubrication studies and measurement of lubricant-film thichness with a lateral resolution on a nanoscale have been conducted using AFM. Self-assembled monolyers and chemically-bonded lubricant films with a mobile fraction are superior in wear resistance. Finally, AFM has also shown to be useful for nanofabrication/nanomachining. Friction and wear on micro-and nanoscales have been found to be generally smaller compared to that at macroscales. Therefore, micro/nanotribological studies may help def'me the regimes for ultra-low friction and near zero wear.

• 대한소아치과학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-10
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• 2012

본 연구는 infiltrant resin을 침투시킨 초기 우식 병소의 특성을 평가하기 위해 법랑질의 깊이에 따른 경도를 측정하고, 병소 내로의 레진 침투양상을 분석하며, 미세누출 정도를 관찰하여 다음의 결과를 얻었다. 건전 법랑질에 대한 초기 우식 법랑질의 경도 백분율은 표층(5~40 ${\mu}m$) 64.6%, 병소본체(60~350 ${\mu}m$) 24.6%였으며, infiltrant resin을 침투시킨 병소의 경도 백분율은 72.1%로 나타났다. 5~350 ${\mu}m$의 전 깊이에서, infiltrant resin을 침투시킨 병소는 비처치 우식 병소보다 경도가 유의하게 높았지만 정상 법랑질에 비해서는 경도가 유의하게 낮았다(p<0.05). FESEM 관찰 결과 탈회된 법랑질 내부로 비교적 균일하게 침투한 레진 테그가 관찰되었으며, 침투깊이는 433 ${\mu}m$(282-501)로 측정되었다. 열순환 처리 후 13개의 치아에서 미세누출이 관찰되지 않았고, 5개에서 병소 외측 절반, 2개에서 병소 내측 절반까지 미세누출이 관찰되었다.

• 한국진공학회지
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• 제10권2호
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• pp.241-246
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• 2001

투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate : PET) 막에 100 keV 이하의 에너지 범위에서 단독 또는 두 이온을 주입하여 표면의 경도 및 광투과도의 변화를 측정하였다. Nano-indentation방법을 사용하여 표면의 경도를 측정한 결과, 표면에서 50 nm 깊이에서 최고 경도가 형성되었고 최고경도를 기준으로 질소 이온 단독으로 주입하였을 때 표면 경도는 약 3배 이상 향상됨과 동시에 광투과도는 550 nm(가시광선 영역) 이상의 파장에서 85％ 이상, 300 nm 이하(자외선 영역)의 파장에서는 95％ 이상의 빛을 차단하여 투명성 유지와 동시에 자외선 차단 효과가 있었다. 두 이온, 즉 He과 N, N와 C 이온들을 PET에 주입하였을 때 질소 단독으로 주입하였을 때보다도 표면의 경도는 훨씬 더 상승하였으며 N과 C 이온을 주입하였을 경우 가장 높았으며 약 5배 이상 더 상승하였다. 이 결과는 이온 주입에 의한 경도 향상은 일반적으로 고분자 재의 경우 교차결합(cross linking)이 기구로 고려되나 이중 이온 주입의 경우 교차결합 뿐만 아니라 주입이온간 또는 이온과 matrix 원소들간의 반응에 의한 경한 게재물 형성도 고려될 수 있음을 보여준다. N 및 C 이온을 주입하였을 경우 경도의 향상이 가장 컸는 이유는 교차결합 뿐만 아니라 주입이온간의 반응으로 매우 경한 C-N화합물의 형성에 기인된 것으로 고려된다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권6호
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• pp.465-472
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• 2017

The ingot fabrication conditions related with the thermal shock bearing phase and microstructure have investigated for the rare earth zirconate ceramic material, lanthanum gadolinium zirconate, as a thermal barrier coating using electron beam evaporation method. The thermal shock resistance of the prepared ingot was evaluated by high energy electron beam irradiation. The rare earth zirconate ceramic powder was prepared by controlling the raw material powder composition of $La_2O_3$, $Gd_2O_3$ and $ZrO_2$ so as to have a composition of $(La_{0.3}Gd_{0.7})_2Zr_2O_7$ which was selected from the former study. Ingot samples were prepared under two conditions. The first condition is prepared by sintering the prepared powder mixture to form an ingot. The second condition is prepared by calcining the prepared powder mixture to form a composite phase and then sintering to form an ingot. X-ray diffraction(XRD) and Scanning Electron Microscope(SEM) were used to analyze phase forming behavior and microstructure of ingot samples. Nanoindentation method used to obtain elastic modulus and hardness of each ingot specimen. Also the stress distribution of ingot was simulated by using FEM method assuming the ingot surface was exposed to electron beam. As a results, in the case of an ingot having a network-shaped microstructure in which relatively coarse pores are included, it seems that the thermal shock resistance was higher than in the case of an ingot having a microstructure composed of relatively fine grains only or particles with the similar level size when the high energy electron beam irradiation.

• 대한화장품학회지
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• 제47권2호
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• pp.163-170
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• 2021

본 연구는 인체 친화적인 소재로 여드름균을 제거하는 기술을 만들기 위해서 진행하였다. 먼저 여드름균을 운모 디스크에 흡착시켜 생장시킨 후 원자현미경을 통해 바이오필름이 제대로 성장하였는지를 확인하였다. 이미지 상으로 형태가 둥글게 변하였고 사이즈도 평균 17% 정도 길어졌으며 물질을 구분하는 공명주파수의 위상 값이 단일값으로 관찰된 것을 볼 때 세균막이 운모디스크 전체를 덮어서 자란 바이오필름을 확인할 수 있었다. 이렇게 바이오필름을 생성시킨 여드름균에 여러 가지 아미노산 50 mM을 각각 처리하여 관찰한 결과 valine, serine, argine, leucine을 처리하였을 때 여드름균의 농도가 감소한 것을 발견하였다. 나노인덴터와 AFM 컨택모드로 스캔을 한 결과 valine (Val)을 처리한 여드름균 바이오필름의 강도가 증가해 있는 것을 확인하였다. 이것은 균을 보호하는 외곽의 세균막이 형성 억제됨으로써 세균막보다 더 높은 강도일 수 있는 균을 측정했기 때문일 수 있다. 여드름균과 Val을 처리한 여드름균에 균과 바이오필름 내부의 세균막을 볼 수 있는 형광물질을 각각 태깅하고 형광 이미지를 관찰한 결과 저농도 Val을 처리한 여드름균에서는 세균막이 관찰되었으나 10 mM 이상의 Val을 처리할 때부터 여드름균의 세균막이 형성 억제됨을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 Val 10 mM 이상의 농도에서는 여드름균 전체의 농도도 감소하는 것을 알 수 있었다. 즉, 세균막이 형성 억제됨으로써 약화된 여드름균의 결합력에 의해서 여드름 균의 농도가 감소한 것으로 볼 수 있다. 마침내 Val의 투입은 세균막 생성을 억제함으로써 여드름균을 제거하는 효능이 있음을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.86-90
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• 2023

본 연구에서는 패키지에 활용될 수 있는 PVA 고분자 표면의 표면 특성을 흡습성과 경도를 중심으로 향상을 위한 연구를 수행하였다. 접촉각 측정을 통해 표면의 흡습성 특성을 평가하였으며, ASTM_D3363 규격에 준하여 부착력을 평가하였다. 또한, 고분자 표면의 내구성 향상을 위하여, IPL 공정의 파라미터에 따른 경도 및 인성을 연필경도 및 나노인덴테이션 시험으로 특성을 평가하였다. 이와 같은 방법을 통해 0.06N/m의 높은 표면 에너지와 6H의 연필경도, 0.52GPa을 경도를 달성하였다. 이를 통해 고분자 마이크로 패키징에 있어 고분자와 무기물간 이종 소재의 접합 패키징에도 소재들을 견고히 결합하고 악조건 속에서도 작동 환경을 유지하는 접합을 구현하여 습기, 온도 변동 및 부착력, 표면 마모 같은 환경 요인에 대한 고분자 소자의 신뢰성 및 내구성 향상 방법을 제시하였다.