• 대한기계학회논문집A
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• 제24권1호
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• pp.250-258
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• 2000

The reinforcing effects of ductile short-fiber reinforced brittle matrix composites are studied by, measuring flexural strength, fracture toughness and impact energy as functions of fiber volume fraction and length. The parameters of fracture mechanics, K and J are applied to assess fracture toughness and bridging stress. It is found that fracture toughness is greatly, influenced by the bridging stress ill which fiber pull-out is occur. For the reinforcing effects as functions of fiber volume fraction($V_f$ = 1, 2, 3 %) and length(L = 3, 6. 10cm), the flexural strength is maximum at $V_f$ = 1% and both fracture toughness.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.147-154
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• 2016

Co-nonsolvency is a puzzling phenomenon that a polymer swells in a good solvent individually, but it collapses in a mixture of good solvents. This structural transition with changing solvent environment has been drawing attention due to practical application for stimuli-responsive polymer. The aim of this work is to describe the physical origin of the co-nonsolvency. In this work, we present Monte Carlo simulations for polymer solutions by using simple and general model. We simulate linear and ring polymers to compare their co-nonsolvency behaviors. Calculating Flory exponents and bridging fractions gives a good description for polymer structures. While the polymer structure shows non-monotonous behavior with increasing the cosolvent fraction, the chemical potential decreases monotonously. This indicates that coil-to-globule transition of polymers is purely controlled by free energy and can be regarded as a thermodynamics transition. We also present that ring polymers have higher looping probability than linear polymers, thus the bridging fraction remains higher at high cosolvent fraction. Our study provides a new perspective to understand polymer structure when the polymer "dissolves well" in any solvent.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.60-63
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• 2002

Metal/intermetallic laminated composites have been manufactured by SHS reactions between Ni and Al elemental metal foils. Microstructure showed that the intermetallic volume fraction was 55%, 45%, 35% in the 1:1, 2:1, 4:1 thickness ratio(Ni:Al) specimen and the main phases of the intermetallic were transformed from $Ni_2Al_3$ to NiAl when the thickness ratio was increased. Tensile strength and elongation were increased when the volume fraction of Ni metallic phase was increased. Under assumptions of isostrain condition, the tensile strength of metal/intermetallic laminated composites didn't obey the ROM due to the thermal residual stress and this was confirmed by X-ray residual stress analysis. Fracture toughness results by the SENB test showed R-curves with upward curvature based on LSB condition. Bridging stress based on LSB condition was determined by the curve fitting analysis, In-situ observed microstructure during fracture test showed that the various bridging mechanism such as crack bridging, crack branching and ductile failure of metallic layer were occurred

• 대한금속재료학회지
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• 제47권1호
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• pp.50-58
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• 2009

In this study, alumina matrix composites reinforced with carbon nanotubes (CNTs) were fabricated by ultrasonic dispersion, ball milling, mixing, compaction, and sintering processes, and their relative density, electrical resistance, hardness, flexure strength, and fracture toughness were evaluated. 0~3 vol.% of CNTs were relatively homogeneously dispersed in the composites in spite of the existence of some pores. The three-point bending test results indicated that the flexure strength increased with increasing volume fraction of CNTs, and reached the maximum when the CNT fraction was 1.5 vol.%. The fracture toughness increased as the CNT fraction increased, and the fracture toughness of the composite containing 3 vol.% of CNTs was higher by 40% than that of the monolithic alumina. According to observation of the crack propagation path after the indentation fracture test, a new toughening mechanism of grain interface bridging-induced CNT bridging was suggested to explain the improvement of fracture toughness in the alumina matrix composites reinforced with CNTs.

• Composites Research
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• 제37권4호
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• pp.316-324
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• 2024

본 논문에서는 음향 방출 신호를 이용한 다방향 유리/에폭시 복합재 적층판의 가교된 섬유 수 추정에 관한 연구를 수행하였다. 다방향 복합재 파괴 거동 분석을 위하여 DCB 시험을 수행하였고, 시편의 파단 시 발생하는 탄성파를 측정하기 위하여 음향 방출 센서를 활용하였다. 일방향 복합재 적층판의 초기 가교된 섬유 수를 참고 문헌 및 섬유 체적 비를 통하여 추정하였다. 다방향 복합재 적층판의 초기 가교된 섬유 수 추정을 위하여 음향 방출 에너지의 상대적 비를 이용하였다. 추정한 초기 가교된 섬유들의 수를 유한요소모델에 적용하였으며, 유한 요소해석 결과와 시험 결과 사이에 유사한 경향을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.343-348
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• 2009

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 미시역학 모델을 이용하여 나노입자의 체적분율이 높은 경우 나노 입자의 크기효과와 체적분율 효과가 나노복합재의 기계적 물성에 미치는 영향을 효과적으로 묘사할 수 있는 순차적 브리징 해석기법을 제안하였다. 체적분율이 12%로 고정된 상태에서 나노입자의 크기변화에 따른 영률과 전단계수를 분자동역학 전산모사를 통해 예측한 후, 이를 연속체 모델에서 구현하기 위해 다중입자모델을 적용하였다. 나노입자의 크기효과를 반영하기 위해 입자와 기지 사이에 유효계면을 추가적인 상으로 도입하였고, 12%의 체적분율 조건에서 나타날 수 있는 체적분율 효과는 나노복합재를 둘러싸는 가상의 영역인 무한영역의 물성값의 변화를 통해 조절되도록 하였다. 유효계면과 무한영역의 물성을 입자의 반경에 대한 함수로 근사한 후 다양한 입자의 크기에서 나타나는 나노복합재의 물성변화의 예측이 가능하도록 하였다. 제안된 브리징 해석기법의 적용을 통해 분자동역학 해석결과와 잘 일치하는 결과를 연속체 모델에서 효율적이고 정확하게 얻을 수 있었다. 또한 유효계면의 두께와 물성 변화가 나노복합재의 기계적 물성에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권3호
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• pp.185-193
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• 2020

Bimodal flocculation describes the aggregation and breakage processes of the flocculi (or primary particles) and the flocs in the water environment. Bimodal flocculation causes bimodal size distribution with the two separate peaks of the flocculi and the flocs. Extracellular polymeric substances and ionic species common in the water environment increase the occurrence of bimodal flocculation and flocculi-floc size distribution, under the flocculation mechanisms of electrostatic attraction and polymeric bridging. This study investigated bimodal flocculation and flocculi-floc size distribution, with respect to the extracellular polymeric substance concentration and ionic strength in the kaolinite-containing suspension. The batch flocculation tests comprising 0.12 g/L of kaolinite showed that the highest flocculation potential occurred at the lowest xanthan gum (as extracellular polymeric substances) concentration, under all the ionic strengths of 0.001, 0.01, and 0.1 M NaCl. Also, it was important to note that the higher ionic strength resulted in the higher flocculation potential, at all the xanthan gum concentrations. The bimodal flocculation and flocculi-floc size distribution became apparent in the experimental conditions, which had low and intermediate flocculation potential. Besides the polymeric bridging flocculation, steric stabilization increased the flocculi mass fraction against the floc mass fraction, thereby developing the bimodal size distribution.

• 한국광물학회지
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• 제19권4호
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• pp.347-353
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• 2006

자연계에 존재하는 다양한 지구물질의 조성은 여러 성분들로 구성된 다성분계이므로 자연계의 현상을 이해하기 위해서는 이러한 다성분계 지구물질의 구조를 규명하는 것이 필수적이다. 이러한 중요성에도 불구하고 다성분계 비정질의 자세한 원자-나노 구조는 비정질 자체가 갖고 있는 여러 가지고유의 무질서도 등으로 인하여 최근까지도 정확히 알려지지 않았다. 본 연구에서는 일차원 O-17 MAS와 이차원 3QMAS NMR을 이용하여, 다성분계 비정질인 Ca-Na 알루미노규산염 $[(CaO)_x(Na_2O)_{1-x}]\;(A1_2O_3)_{0.5}(SiO_2)_6.\;CNAS)$의 자세한 원자단위의 조성에 따른 변화를 보고한다. 비정질 CNAS의 비연결 산소 (non-bridging oxygen, NBO) 중 Ca-NBO는 Na/Ca 비율이 증가함에 따라서 (Ca, Na)-NBO를 형성한다. 이는 비정질 CNAS 내에서 비연결산소와 Ca와 Na 간에 강한 상호작용이 있음을 지시한다. 연결산소인 경우(bridging oxygen, BO, Si-O-Si나 Si-O-Al)의 경우에도 Na/Ca 비율에 따라, 감소의 폭이 비연결 산소보다는 상대적으로 작지만 화학차폐(NMR chemical shift)가 선형적으로 감소한다. 비정질 규산염의 연결산소의 결합각과 결합길이의 분포에 의해 결정되는 위상무질서도(topological disorder)는 Ca 함량이 증가할수록 비선형적으로 증가한다. 이러한 결과들은 비정질 CNAS의 구조가 기존에 알려진 데로 비연결산소만이 Na와 Ca 같은 구조교란양이온(network modifying cation)에 의해 많은 영향을 받는 것이 아니라 연결산소도 이들 양이온에 의하여 영향을 받음을 지시한다 이에 따라 다양한 양이온세기가 비정질의 무질서도에 미치는 영향을 정리하였다.

• 한국광물학회지
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• 제22권4호
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• pp.343-352
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• 2009

특정 원자 중심의 정보를 제공해주는 고분해능 고상핵자기 공명 분광분석(NMR)은 현무암질 마그마를 포함한 대부분의 자연계의 다성분계 규산염 용융체의 원자 구조 분석에 적합하다. 본 연구에서는 일차원과 이차원 고상 NMR을 이용하여 현무암질 마그마의 모델 시스템인 CMAS (CaO-MgO-$Al_2O_3-SiO_2$) 비정질 규산염의 조성에 따른 원자 구조의 변화를 규명하였다. $^{27}Al$ MAS NMR 실험 결과 모든 조성에대해 $^{[4]}Al$ 피크가 지배적으로 나타나고 이는 $Al^{3+}$이 네트워크 형성 이온으로 작용한다는 것을 지시한다. $X_{MgO}$가 증가함에 따라 피크 위치가 음의 방향으로 4.7 ppm 이동하며 이는 조성에서 Si의 상대적인 양이 증가할수록 $Q^4$(4Si)가 증가하는 것을 의미하고 이를 통해 Al 주변의 산소가 모두 연결 산소(BO, bridging oxygen)임이 확인되었다. $^{17}O$ NMR 실험 결과 비정질 $CaMgSi_2O_6$에 있는 비연결 산소의 상대적 양이 $CaAl_2SiO_6$에 있는 비연결 산소보다 정성적으로 많은 것이 확인되었다. 모델 사성분계 비정질 알루미노규산염에 대한 $^{17}O$ 3QMAS NMR 실험결과 Al-O-Al, Al-O-Si, Si-O-Si의 연결 산소와 {Ca, Mg}-NBO의 원자 환경이 구별되며 이 실험 결과는 자연계에서 나타나는 다양한 조성의 다성분계 비정질에 대해서도 이차원 3QMAS NMR 실험을 이용하여 원자구조를 규명할 수 있는 가능성을 제시한다.

• 한국재료학회지
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• 제14권9호
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• pp.649-654
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• 2004

In this paper, the fracture toughness and mechanisms of failure in a random SiC-whisker/$Al_{2}O_3$ ceramic composite were investigated using in situ observations during mode I(opening) loading. $SiC_{w}/Al_{2}O_3$ composite was obtained by hot press sintering of $Al_{2}O_3$ powder and SiC whisker as the matrix and reinforcement, respectively. The whisker and powder were mixed using a turbo mill. The composite was produced at SiC whisker volume fraction of $0.3\%$. Compared with monolithic $Al_{2}O_3$, fracture toughness enhancement was observed in $SiC_{w}/Al_{2}O_3$ composite. This improved fracture toughness was attributed to SiC whisker bridging and crack deflection. $SiC_{w}/Al_{2}O_3$ composite exhibited typically brittle fracture behavior, but a fracture process zone was observed in this composite. This means that the load versus load-line displacement curve of $SiC_{w}/Al_{2}O_3$ composite from a fracture test may involve a small non-linear region near the peak load.