쌀보리와 겉보리전분의 희석 및 농후호화용액에 대한 리올로지적 성질을 여러 점도계를 사용하여 연구하였다. 희석전분액(0.05${\sim}$0.3%)의 점도특성은 Huggins식에 따르는 고유점도 및 해수에 의하여 설명할 수 있었으며, 농후전분용액(1${\sim}$5%)의 리올로지적 거동은 농도의 증가에 따라 시간의존성과 의가소성의 성질이 현저히 강해지는 특징을 나타내었다. 지수법칙을 적용하여 구한 점조도지수 값은 지수함수식에 따르는 농도 및 은도의존성을 나타내었다. 한편 이들 결과는 리올로지적 성질이 품종차이에 따라 크게 달라지는 경향을 보였다. 쌀보리전분은 겉보리전분보다 더 큰 고유점도값을 나타내었으며, 틱소트로픽성질이 더 강한 것으로 나타난다. 아울러 점조도지수 값의 농도 및 온도의존성도 더 높은 경향이었다. 그러나 보리전분은 다른 전분에 비하여 비교적 낮은 농도의존성과 높은 온도의존성을 갖는 특징을 보였다.
결정성 고분자수지는 가공조건에 의해 결정되는 미세구조의 변화에 따라 최종물성 이 현저히 달라지므로 최종 성형품의 물성을 극대화하기 위해서는 성형가공 중에 필연적으 로 부가되는 열이력 뿐만 아니라 전단이력이 결정화 거동에 미치는 영향을 규명하고 가공조 건의 최적화를 통하여 미세구조를 적절히 제어하는 것이 요구된다. 따라서 본 연구에서 in-situ 상태로 전단유도 결정화거동을 조사할수 있는 rheo-kinetic 실험 방법을 개발하고 결정화 거동에 미치는 열이력과 전단이력의 영향을 규명하고자 하였다. 이를 위해 비교적 결정화 속도가 빠른 폴리 부틸렌 테레프탈레이트 수지를 대상으로 냉각조건, 전단부가시간, 전단속도등을 다양하게 변화시키면서 plate-plate 레오미터로 시간에 따른 전단응력의 변화 를 조사하는 rheo-kinetic 연구를 수행하였다. 아울러 실험 중에 액체 질소로 급냉하여 얻은 시료를 대상으로 등온 및 비등온의 열분석 실험을 수행하고 JMA식과 Hoffman-Lauritzentlr 을 사용하여 분석한 다음, 그 결과를 rheo-kinetic 해석결과와 비교함으로써 결정화 거동에 미치는 전단응력의 영향을 규명하였다. 일정전단속동하에서 수행한 rheo-kinetic 실험결과, 시간에 따른 저난응력의 증가와 용융열이 증가하는 경향이 매우 유사한 거동을 보이므로 전 단응력의 증가는 결정화가 일어남에 기인한 결과임을 확인할수 있었으며 고분자수지가 전단 이력을 받게 되면 분자배향의 결과로 결정화 유도시간이 짧아지고 결정화속도가 증가할 뿐 만 아니라 보다 더 높은 온도에서 결정화가 일어나게 됨을 알수 있었다. 또 결정화 반가기 시간과 Hoffman-Lauritzen 식의 매개변수들이 전단속도, 전단부가시간, 결정화 온도 등의 이력에 무관하게 전단응력에 따라 선형적으로 변하고 있으므로 전단유도 결정화거동은 수지 에 부가되는 전단응력에 직접적인 영향을 받음을 알수 있었다. 이상과같은 전단유도 결정화 거동에 관한 결과를 가공공정상의 열전달 현상과 결합하여 해서하면 성형품 내부의모폴로지 의 예측이 가능하므로 성형품 물성의 극대화 방안의 수립에 이용될수 있을것으로 사료된다.
본 연구에서는 토석류의 유동과 밀도 변화를 분석하기 위해 운동량방정식으로 단순화된 2상 유한체적모델(Landflow 모델)을 구성하였으며, Hershel-Buckley 유동모델을 사용하여 토석류의 내부 및 기저 마찰과 복잡한 지형 및 연행침식을 분석하였다. 또한 토석류 해석 모델을 수치적으로 해결하기 위하여 Harten-Lax-van Leer-Contact(HLLC) 방법을 포함한 관련 유한체적모델을 도입하여 토석류의 경계면에 대한 해를 구하였다. 충격흡수능력, 수치적 등방성, 모델정확도, 질량보존을 검증하기 위해 제안된 모델을 기반으로 원형 댐파괴, 비뉴턴 유체의 댐파쇄 및 다중 토석류 사례분석을 수행하였다. 해석 결과로부터 본 해석모델의 토석류 해석에 대한 수치적 안정성과 정확도를 확인하였다. 또한, 다양한 유동학적 특성의 토석류 흐름을 체계적으로 시뮬레이션하고 토석류 유동특성이 거동에 미치는 영향을 분석하였다.
The rheological behavior of poloxamer 407 solution as function of concentration and temperature was evaluated by rotational viscometer. The viscosity of poloxamer 407 solution was increased as the concentration of poloxamer 407 and temperature increased. At $4^{\circ}C$, poloxamer 407 solution showed the Newtonian flow characteristics regardless of concentration. Upon increasing temperature the poloxamer solution changed to the pseudoplastic flow pattern. And at gelation temperature, rheological profiles showed the abrupt increase in viscosity. Gelation temperature was decreased as the concentration of poloxamer 407 increased, while it increased as the concentration of poly(ethylene glycol) 4000 increased. Poly(ethylene glycol) might be expected to reduce the driving force for hydrophobic interaction resulting in slow gelation. From the viscoelastic properties of poloxamer gel system, we obtained the storage and loss modulus depending on the shear stress and frequency. And the sol-gel transition temperature was also obtained from the viscoelastic properties of poloxamer 407 gel.
Madian, A.;Leturia, M.;Ablitzer, C.;Matheron, P.;Bernard-Granger, G.;Saleh, K.
Nuclear Engineering and Technology
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제52권8호
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pp.1714-1723
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2020
This study aims at characterizing the rheological properties of uranium oxide powders for nuclear fuel pellets manufacturing. The flowability of these powders must be compatible with a reproducible filling of press molds. The particle size distribution is known to have an impact on the rheological properties and fine particles (<100 ㎛) are suspected to have a detrimental effect. In this study, the impact of the particle size distribution on the rheological properties of UO2 powders was quantified, focusing on the influence of fine particles. Two complementary approaches were used. The first approach involved characterizing the powder in a static state: density, compressibility and shear test measurements were used to understand the behavior of the powder when it is transitioned from a static to a dynamic state (i.e., incipient flow conditions). The second approach involved characterizing the behavior of the powder in a dynamic state. Two zones, corresponding to two characteristic behaviors, were demonstrated for both types of measurements. The obtained results showed the amount of fines should be kept below 10 % wt to ensure a robust mold filling operation (i.e., constant mass and production rate).
Rheological behavior of commercial hot pepper-soybean paste (HPSP) was evaluated in small amplitude oscillatory and steady shear tests. Storage modulus (G'), loss modulus (G"), and complex viscosity (${\eta}^*$) as a function of angular frequency (${\omega}$), and shear stress (${\sigma}$) as a function of shear rate (${\gamma}$) data were obtained for 5 commercial HPSP samples. HPSP samples at $25^{\circ}C$ exhibited a non-Newtonian, shear-thinning flow behavior with high yield stresses and their flow behaviors were described by power law, Casson, and Herschel-Bulkley models. Time-dependent flow properties were also described by the Weltman, Hahn, and Figoni & Shoemaker models. Apparent viscosity over the temperature range of $5-35^{\circ}C$ obeyed the Arrhenius temperature relationship with activation energies (Ea) ranging 18.3-20.1 kJ/mol. Magnitudes of G' and G" increased with an increase in ${\omega}$, while ${\eta}^*$ decreased. G' values were higher than G" over the most of the frequency range (0.63-63 rad/sec), showing that they were frequency dependent. Steady shear viscosity and complex viscosity of the commercial HPSP did not fit the Cox-Merz rule.
This study was carried out as basic researches to develop the leaf vegetable harvester. This study was conducted to investigate physical and rheological properties of bundled leaf vegetables with stem (Chinese leek, Crown daisy and Chamnamul) as test materials held and picked-up by a machine. Stress-strain behavior, stress relaxation, and strain recovery for the bundled materials were analyzed using simple Maxwell model. Physical and rheological properties of the materials were investigated by measuring rupture load, deformation and stress experimentally. Also, strain recovery time when unloading was measured using super high speed camera. Recorded recovery time for stress-strain behavior was0.026 s for Chinese leek with liner strain recovery, 0.046 s for Crown daisy and 0.05 s for Chamnamul with non-linear strain recovery. Furthermore, the strain recovery time for permanent deformation was 0.026 s, 0.046 s, and 0.05 s for Chinese Leek, Crown daisy and Chamnamul, respectively. Finally, strain recovery time and strain recovery ratio for the test materials were 0.17 s, 60.4% in Chinese leek, 0.12 s, 55.3% in Crown daisy, 0.15 s, 58.7% in Chamnamul. Here strain recovery time means that how fast the test materials are recovered from initial deformation and strain recovery ratio means how much the test materials are recovered from initial deformation. The above results show that the test materials can be held enough and moved by the belts.
몬모릴로나이트군의 벤토나이트(BEN)와 첨가제로서 풀림제 및 음이온 계면활성제를 배합하여 6종의 수팽윤성 BEN 유동성 개질제(WSB-1~WSB-6)를 제조하였다. 제조한 WSB의 평균입경, 입자형태, 용액점도, 수팽윤성 및 첨가제에 따른 점도를 각각 측정하였고, WSB의 유동학적 거동을 레오메타를 이용하여 조사하였다. WSB-1의 점도는 pH가 낮을수록 BEN의 평균입경이 작을수록 각각 증가하였고, 풀림제로서 $Na_2CO_3$를 처리한 WSB-2의 점도가 가장 높게 나타났다. 이 결과는 WSB에 포함된 BEN 입자가 edge-to-face의 구조로 재배열이 일어나기 때문으로 해석할 수 있다. 또한 WSB에 풀림제 및 음이온 계면활성제가 포함된 WSB-4, WSB-5 및 WSB-6은 전단력에 따라 점도의 변화가 거의 없는 졸(sol)상으로 존재하지만, 음이온 계면활성제로서 Tetrasodium Pyrophosphate(TSPP)를 첨가한 WSB-3의 경우는 전단력에 따른 점도가 1000배의 차이가 남으로서 요변성(thixotropy)을 나타내었고, 이 결과로부터 TSPP의 음이온이 WSB-3에 포함된 BEN 입자의 edge에 배열된다고 설명할 수 있다.
본 연구에서는 중유동 콘크리트 제조를 위해 기존의 재료분리 판정법과 레올로지 정수를 활용하여 콘크리트 재료분리 상황을 정의하고자 하였다. 중유동 콘크리트는 일반강도 범위의 비교적 높은 물시멘트비 조건에서 높은 유동성을 발현하는 조건으로 고성능 감수제를 사용하면서 재료분리를 제어하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구조건에서는 고형분량이 다른 두 가지 고성능 감수제를 사용하여 일반강도 콘크리트 배합의 유동성을 증진시키면서 재료분리가 발생하기 시작하는 범위의 유동특성과 레올로지 정수의 변화에 대해 관찰하였다. 기존의 레올로지를 이용한 유동성 측정연구는 고유동성을 확보한 조건에서 측정되어야 했기 때문에 재료분리가 발생하는 조건은 측정의 대상에서 제외되었던 경우가 많았다. 본 연구에서는 재료분리가 발생하기 시작하는 상태의 콘크리트 배합조건에서 기존의 재료분리 판정법이나 관찰에 의한 방법으로는 아직 재료분리에 이르르지 않았다고 판단되더라도 레올로지 측정 정수인 소성점도와 정적 항복응력 측정값에서 이상측정값이 관찰되는 것을 확인하였다. 이러한 결과가 콘크리트에 있어서 재료분리가 발생하는 조건을 레올로지적으로 정의할 수 있는 기초적인 자료를 제공할 것으로 판단한다.
Al$_2$O$_3$/ZrO$_2$ 비수성 현탁액의 분산과 레올로지에 미치는 methyl isobutyl ketone (MIBK) /ethanol (EtOH) 용매혼합의 영향을 침전밀도, 점도를 측정함으로써 조사하였다. 분산제 'Hypermer' KD-1이 첨가된 다량의 MIBK를 함유하는 용매 ($\geq$60vol%)에서 $Al_2$O$_3$와 ZrO$_2$ 입자의 침전밀도는 증가하였다. 80MIBK/20EtOH(vol%)에서 ball milling한 현탁액이 좁고 unimodal한 입자크기분포를 나타내었다. 모든 현탁액은 의가소성유동을 나타내었으나 shear thinning은 $Al_2$O$_3$/ZrO$_2$의 혼합비, MIBK/EtOH의 혼합비에 따라서 다소 다르게 거동하였다. 순수한 MIBK를 사용한 $Al_2$O$_3$(<300 s$^{-1}$ ) 및 ZrO$_2$(<3000 s$^{-1}$ ) 현탁액은 주어진 전단속도범위내에서 가장 강한 shear thinning을 나타내었다. 동일한 용매 (80MIBK/20EtOH, vol%)를 사용한 경우의 shear thinning은 $Al_2$O$_3$/ZrO$_2$의 혼합비에 거의 의존하지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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