• Title/Summary/Keyword: Thermal relaxation time

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간헐 압축응력 완화와 시간-온도 중첩 원리를 이용한 FKM 오링의 수명 예측 연구 (Life-time Prediction of a FKM O-ring using Intermittent Compression Stress Relaxation (CSR) and Time-temperature Superposition (TTS) Principle)

  • 이진혁;배종우;김정수;황태준;박성두;박성한;여태민;김원호;조남주
    • Elastomers and Composites
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    • 제45권4호
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    • pp.263-271
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    • 2010
  • 간헐 CSR 측정법을 이용하여 FKM 오링의 노화 거동과 수명 예측에 관하여 연구하였다. Intermittent CSR 지그는 오링의 실제 사용환경을 고려하여 설계 제작하였다. 각 측정 조건에 따른 마찰 영향, 열 손실 영향 및 Mullins 효과에 의한 간헐 CSR의 응력 거동 변화를 관찰하였다. 오링의 노화 거동은 $60{\sim}160^{\circ}C$에서의 가속 노화 연구를 통하여 관찰하였다. 고온 영역($100{\sim}160^{\circ}C$)에서 오링은 선형 노화 거동을 나타내었으며, 아레니우스 관계를 만족시켰다. 이때의 활성화 에너지는 60.2 kJ/mol로 나타났다. 아레니우스 도식으로 부터, 오링의 예측 수명은 고장 조건 50%와 40%에 대하여 각각 43.3 년과 69.6 년으로 나타났다. 시간-온도 중첩 원리를 이용하여 $60^{\circ}C$에서의 노화 거동을 관찰하였으며, 실험 시간을 절약 할 수 있었다. $60{\sim}100^{\circ}C$의 저온 영역에서의 활성화 에너지는 48.3 kJ/mol로 감소하였다. WLF(William-Landel-Ferry) 도식을 통하여 FKM 오링은 $100^{\circ}C$ 이하에서 비선형 노화 거동을 나타내는 것을 확인하였다. 시간-온도 중첩 원리로부터, FKM 오링의 수명은 고장 조건 50%와 40%에 대하여 각각 19.1년과 25.2년으로 나타났다. 시간-온도 중첩 원리를 이용하여 예측한 오링의 수명이 아레니우스 관계에 의한 수명 보다 보수적인 것으로 나타났다.

기판온도에 따른 ITO 박막의 제조 및 특성 (Preparation and characterization of ITO Thin Film By Various Substrate heating temperature)

  • 김성진;박헌균
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.94.2-94.2
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    • 2010
  • Indium tin oxide (ITO) Thin films were grown on Non-alkarai glass Substrates by PVD method and Subsequently Subjected to ($100^{\circ}C-350^{\circ}C$) Thermal Annealing (TA) In Nitr Oxygen ambinent. Most of all, The effect of TA treatment on the structural properties were studied by using X-Ray diffraction and atomic force microscopy, while optical properties were studied by UV-Transmittance measurements. After TA treatment, the XRD spectra have shown an effective relaxation of the residual compressive stress, As a result, XRD peaks increase of the intensity and narrowing of full width at half-maximun (FWHM). In addtion The microstructure, The surface morphology, the optical transmittance changed and improved, and we investigated The effects of temperature, Time and atmosphere during the TA on the structural and electrical properties of the ITO/glass on TA at $300^{\circ}C$. As a results, the films are highly transparent (80%~89%) in visible region. AFM analysis shows that the films are very smooth with root mean square surface roughness 0.58nm -2.75nm thickness film. It is observed that resistivity of the films drcreases T0 $1.05{\times}10^{-4}{\Omega}cmt$ $6.06{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, while mobility increases from $152cm^2/vs$ to $275cm^2/vs$.

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On Some Changes in Polymer Blend Topological and Molecular Structures Resulted from Processing

  • Jurkowski, B.;Jurkowska, B.;Nah, C.
    • Elastomers and Composites
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    • 제37권4호
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    • pp.234-243
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    • 2002
  • A general scheme of a rubber structure is proposed. Using the thermomechanical method(TMA), some changes in the molecular and topological structures for uncured and cured, and unfilled and filled rubbers during processing are shown. In our investigations as region it is understood a complex structure, which is expressed at the thermomechanical curve(TMC) as a zone differed from others in thermal expansion properties. This zone is between the noticed temperatures of relaxation transitions, usually on the level like those determined by DMTA at 1Hz. These regions, which shares, are not stable, and differ in molecular-weight distribution(MWD) of chain fragments between the junctions. Differences in dynamics of the formation of the molecular and topological structures of a vulcanizate are dependent on the rubber formulation, mixing technology and curing time. Some of characteristics of these regions correlate with mechanical properties of vulcanizates what is shown for NR rubbers containing ENR or CPE as a polymeric additive. It is well known that the state of order influences diffusivity of low-molecular substances into the polymer matrix. Because of this, the two topological amorphous regions should influence the distribution of the ingredients and resulting in rubber compounds' heterogeneity, and related properties of cured rubber. Investigation of this problem is expected to be, in the future, one of the essential factors in determining further improvement of polymeric materials properties by compounding with additives and in reprocessing of rubber scrap.

$PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ 복합 고분자 전해질에서의 이온 전도도의 노화 현상 (Effect of Aging Time on the Sonic Conductivity of $PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ Composite Polymer Electrolytes)

  • 최병구;박영환
    • 폴리머
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    • 제31권3호
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    • pp.263-268
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    • 2007
  • PEO계 고분자 전해질에 대한 최근까지의 많은 연구는 나노-세라믹 입자의 충전에 의한 전도도 증대가 주과제였다. 그러나 노화시간에 따른 이온 전도도의 지속적인 감소 현상은 이 시료의 응용 가능성에 치명적 단점임에도 불구하고 많은 경우에 무시되거나 간과되어 왔다. 노화 시간에 따른 전도도 감소 현상은 충전된 세라믹 입자에 의해 유발되는 것처럼 보고되어 왔다. 반면에 순수한 $PEO_8LiCIO_4$전해질의 전도도는 저자에 따라 고온에서는 거의 일치된 값이 보고되었지만 상온에서의 전도도 값은 10000배까지의 차이를 보이고 있다. 이는 상온에서의 전도도 값이 시료 제작이나 열적 역사에 크게 의존한다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 $PEO_8LiCIO_4$와 나노-세라믹 입자가 충전된 $PEO_8LiClO_4/Al_2O_3$ 고분자 전해질의 전도도의 크기가 열적 전처리 및 노화 시간에 크게 의존함을 보였다. 또한 전도도 감소 현상은 순수한 시료나 충전된 시료에 거의 비슷한 정도로 나타나는 것을 측정하였으며, 이와 같은 노화 현상은 PEO-Li염 전해질이 상온에서 결정질과 비정질이 공존하는 비평형 상이기 때문에 일어나는 본래 내재되어 있는 성질이라는 것을 밝혔다.

간헐 압축응력완화 시험법과 시간-온도 중첩 이론을 이용한 NBR 오링의 노화 거동 분석 연구 (Study on the Degradaion Behavior of Acrylonitrile Rubber(NBR) O-ring by Intermittent CSR and Time-Temperature Superposition Principle)

  • 이진혁;배종우;최명찬;윤유미;김원호;박성한;조남주
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.46-51
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    • 2019
  • Intermittent CSR 측정법을 이용하여 NBR 오링의 노화 거동과 수명 예측에 관하여 연구하였다. Intermittent CSR jig는 오링의 실제 사용 환경을 고려하여 설계 제작하였다. 오링의 노화 거동은 $40{\sim}120^{\circ}C$에서의 가속 노화 연구를 통하여 관찰하였다. 오링은 $80^{\circ}C$ 이하에서 비선형 노화 거동을 나타내었다. 오링의 수명은 고장 조건 20%에 대하여 Arrhenius plot으로부터 32.5년, WLF plot으로 부터 22.6년으로 나타났다.

STRAIN AND TEMPERATURE CHANGES DURING THE POLYMERIZATION OF AUTOPOLYMERIZING ACRYLIC RESINS

  • Ahn Hyung-Jun;Kim Chang-Whe;Kim Yung-Soo
    • 대한치과보철학회지
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    • 제39권6호
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    • pp.709-734
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    • 2001
  • The aims of this experiment were to investigate the strain and temperature changes simultaneously within autopolymerzing acrylic resin specimens. A computerized data acquisition system with an electrical resistance strain gauge and a thermocouple was used over time periods up to 180 minutes. The overall strain kinetics, the effects of stress relaxation and additional heat supply during the polymerization were evaluated. Stone mold replicas with an inner butt-joint rectangular cavity ($40.0{\times}25.0mm$, 5.0mm in depth) were duplicated from a brass master mold. A strain gauge (AE-11-S50N-120-EC, CAS Inc., Korea) and a thermocouple were installed within the cavity, which had been connected to a personal computer and a precision signal conditioning amplifier (DA1600 Dynamic Strain Amplifier, CAS Inc., Korea) so that real-time recordings of both polymerization-induced strain and temperature changes were performed. After each of fresh resin mixture was poured into the mold replica, data recording was done up to 180 minutes with three-second interval. Each of two poly(methyl methacrylate) products (Duralay, Vertex) and a vinyl ethyl methacrylate product (Snap) was examined repeatedly ten times. Additionally, removal procedures were done after 15, 30 and 60 minutes from the start of mixing to evaluate the effect of stress relaxation after deflasking. Six specimens for each of nine conditions were examined. After removal from the mold, the specimen continued bench-curing up to 180 minutes. Using a waterbath (Hanau Junior Curing Unit, Model No.76-0, Teledyne Hanau, New York, U.S.A.) with its temperature control maintained at $50^{\circ}C$, heat-soaking procedures with two different durations (15 and 45 minutes) were done to evaluate the effect of additional heat supply on the strain and temperature changes within the specimen during the polymerization. Five specimens for each of six conditions were examined. Within the parameters of this study the following results were drawn: 1. The mean shrinkage strains reached $-3095{\mu}{\epsilon},\;-1796{\mu}{\epsilon}$ and $-2959{\mu}{\epsilon}$ for Duralay, Snap and Vertex, respectively. The mean maximum temperature rise reached $56.7^{\circ}C,\;41.3^{\circ}C$ and $56.1^{\circ}C$ for Duralay, Snap, and Vertex, respectively. A vinyl ethyl methacrylate product (Snap) showed significantly less polymerization shrinkage strain (p<0.01) and significantly lower maximum temperature rise (p<0.01) than the other two poly(methyl methacrylate) products (Duralay, Vertex). 2. Mean maximum shrinkage rate for each resin was calculated to $-31.8{\mu}{\epsilon}/sec,\;-15.9{\mu}{\epsilon}/sec$ and $-31.8{\mu}{\epsilon}/sec$ for Duralay, Snap and Vertex, respectively. Snap showed significantly lower maximum shrinkage rate than Duralay and Vertex (p<0.01). 3. From the second experiment, some expansion was observed immediately after removal of specimen from the mold, and the amount of expansion increased as the removal time was delayed. For each removal time, Snap showed significantly less strain changes than the other two poly(methyl methacrylate) products (p<0.05). 4. During the external heat supply for the resins, higher maximum temperature rises were found. Meanwhile, the maximum shrinkage rates were not different from those of room temperature polymerizations. 5. From the third experiment, the external heat supply for the resins during polymerization could temporarily decrease or even reverse shrinkage strains of each material. But, shrinkage re-occurred in the linear nature after completion of heat supply. 6. Linear thermal expansion coefficients obtained from the end of heat supply continuing for an additional 5 minutes, showed that Snap exhibited significantly lower values than the other two poly(methyl methacrylate) products (p<0.01). Moreover, little difference was found between the mean linear thermal expansion coefficients obtained from two different heating durations (p>0.05).

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모스아이 패턴의 충전공정에 대한 점탄성 유한요소해석 (Viscoelastic Finite Element Analysis of Filling Process on the Moth-Eye Pattern)

  • 김국원;이기연;김남웅
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.1838-1843
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    • 2014
  • 나노 임프린트 리소그래피는 수십 나노미터에서 수십 마이크론에 이르는 패턴을 간단하고 저비용으로 대면적 기판에 제작할 수 있어 차세대 패터닝 기술로 주목 받고 있다. 특히, 발광소자, 태양전지, 디스플레이 등의 분야에서는 저반사 나노패턴, 광결정 패턴 등 기능성 패턴을 제작하고 이를 적용하는 연구가 활발히 진행 중에 있다. NIL공정을 통해 성공적으로 패턴을 전사시키기 위해서는 적절한 공정조건의 선택이 필요하다. 이에 본 연구에서는 열 나노임프린트를 이용하여 모스아이 패턴을 전사할 때, 충전과정 및 잔류층 형성을 수치 해석하여 폴리머 레지스트의 점탄성 거동을 살펴 보았고, 레지스트 초기 코팅 두께의 변화 및 가압력의 변화가 충전과정 및 잔류층에 미치는 영향을 조사하였다. 해석결과 본 논문에서 고려된 PMMA의 경우, 4MPa 이상의 압력에서 100초 내로 충전공정이 완료되는 것으로 나타났다.

유전함수를 이용한 ZnO-Bi2O3-Mn3O4 바리스터의 a.c. 특성 분석 (Analysis of a.c. Characteristics in ZnO-Bi2O3-Mn3O4 Varistor Using Dielectric Functions)

  • 홍연우;신효순;여동훈;김진호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제23권12호
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    • pp.936-941
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    • 2010
  • In this study, we have investigated the effects of Mn dopant on the bulk trap levels and grain boundary characteristics of $Bi_2O_3$-based ZnO (ZB) varistor using admittance spectroscopy and dielectric functions (such as $Z^*,\;Y^*,\;M^*,\;\varepsilon^*$, and $tan\delta$). Admittance spectra and dielectric functions show two bulk traps of $Zn_i^{..}$ (0.20 eV) and $V^{\bullet}_o$ (0.29~0.33 eV) in ZnO-$Bi_2O_3-Mn_3O_4$ (ZBM). The barrier of grain boundaries in ZBM could be electrochemically single type. However, its thermal stability was slightly disturbed by ambient oxygen because the apparent activation energy of grain boundaries was changed from 0.79 eV at lower temperature to 1.08 eV at higher temperature. The grain boundary capacitance $C_{gb}$ was decreased slightly with temperature as 1.3~1.8 nF but resistance $R_{gb}$ decreased exponentially. The relaxation time distribution can result from the heterogeneity of the barriers constituting the varistor. It is revealed that Mn dopant in ZB reduced the heterogeneity of the barrier in grain boundaries and stabilized the barrier against the ambient temperature.

레이더 신호의 감쇠특성을 고려한 일체식 콘크리트 교량 바닥판의 상태평가 방법 고찰 (A Study on the Integrity Assessment of Bare Concrete Bridge Deck based on the Attenuation of Radar Signals)

  • 이지영;최재진;김홍삼;박고은;최명진
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제20권4호
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    • pp.84-93
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    • 2016
  • 전자기파가 콘크리트 교량 바닥판을 통과할 때 에너지 손실 메카니즘에 의해 신호의 감쇠가 발생하며, 이는 콘크리트의 상대유전율과 전도도, 그리고 지리적 산란 손실의 영향에 따른 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 건전한 콘크리트에 대해서는 레이더파의 감쇠가 상부철근의 깊이와 선형관계에 있다는 점에 착안하여, 일체식 콘크리트 교량 바닥판에서 상태평가 지표로서의 레이더파의 신호감쇠를 실 교량에 적용하여 그 유용성에 대해 검토하였다. 연구결과, 손상된 콘크리트 교량 바닥판에서는 건전한 상태에 비해 상대적으로 큰 감쇠가 일어나며, 레이더 수신파의 총감쇠량에서 반사체의 깊이에 대해 선형적 관계인 부분을 제거하고 난 보정감쇠량은 일체식 콘크리트 교량 바닥판의 상태평가에 유용한 것으로 나타났다. 실제 공용 중인 손상 교량 바닥판에 적용한 결과, 제안된 방법은 교면에서 상부철근까지의 콘크리트 상태를 신뢰성 있게 평가할 수 있으며, 특히, 일체식 바닥판의 주손상요인인 상부철근의 부식환경을 간접적으로 평가할 수 있는 것으로 판단된다.

Geometrically nonlinear thermo-mechanical analysis of graphene-reinforced moving polymer nanoplates

  • Esmaeilzadeh, Mostafa;Golmakani, Mohammad Esmaeil;Kadkhodayan, Mehran;Amoozgar, Mohammadreza;Bodaghi, Mahdi
    • Advances in nano research
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    • 제10권2호
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    • pp.151-163
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    • 2021
  • The main target of this study is to investigate nonlinear transient responses of moving polymer nano-size plates fortified by means of Graphene Platelets (GPLs) and resting on a Winkler-Pasternak foundation under a transverse pressure force and a temperature variation. Two graphene spreading forms dispersed through the plate thickness are studied, and the Halpin-Tsai micro-mechanics model is used to obtain the effective Young's modulus. Furthermore, the rule of mixture is employed to calculate the effective mass density and Poisson's ratio. In accordance with the first order shear deformation and von Karman theory for nonlinear systems, the kinematic equations are derived, and then nonlocal strain gradient scheme is used to reflect the effects of nonlocal and strain gradient parameters on small-size objects. Afterwards, a combined approach, kinetic dynamic relaxation method accompanied by Newmark technique, is hired for solving the time-varying equation sets, and Fortran program is developed to generate the numerical results. The accuracy of the current model is verified by comparative studies with available results in the literature. Finally, a parametric study is carried out to explore the effects of GPL's weight fractions and dispersion patterns, edge conditions, softening and hardening factors, the temperature change, the velocity of moving nanoplate and elastic foundation stiffness on the dynamic response of the structure. The result illustrates that the effects of nonlocality and strain gradient parameters are more remarkable in the higher magnitudes of the nanoplate speed.