• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.515-516
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• 2006

The goal of total disc replacement is to restore pain-free mobility to a diseased functional spinal unit, by replacing the degenerated disc with a mobile bearing prosthesis. SB Charite III is named commercial product as the Artificial Intervertebral Disc (AID). SB Charite III consists of sliding core and endplate made by Ultra-high Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) and cobalt chrome alloy, respectively. To evaluate the effect of von-Mises stress in AID, and three-dimensional finite element model of AID analysis was preformed for four different loading types of sliding core. Consequently, endplate was compared with a compressive preload at 400N and flexion moment at $3{\sim}9Nm4. Therefore, this research has obtained result that von-Mises stress of sliding core in AID disc by radius curvature.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2003년도 학술대회지
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• pp.72-77
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• 2003

Nano-diamonds were added to Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) to improve the tribological properties of UHMWPE. Nano-diamonds which have a diameter of about 5-10nm were produced by detonation. UHMWPE/nano-diamonds composites were fabricated by hot pressing method. It is shown that friction coefficient was increased and wear resistance was improved as nano-diamonds were added to UHMWPE because of excellent mechanical properties of nano-diamonds located on UHMWPE surface.

• Composites Research
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• 제12권2호
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• pp.91-100
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• 1999

고상공정법(SSP)에 의한 고강도폴리에틸렌(HSPE) 섬유의 제조는 초고분자량 폴리에틸렌 분말의 압출과 연신으로 용매를 사용하지 않고 제조된다. 고상공정으로 제조된 고강도 PE 테이프사의 특성을 분석한 결과, 고강도 PE 테이프사는 여신비의 증가에 따라 인장강도가 증가하였고, 파단면에서 fibril 분리현상이 많이 생겼다. 고강도 PE 테이프사의 표면을 산소플리즈마로 처리하여, 표면에너지를 측정하였고, 수지와 계면결합력을 분석한 결과, 100W와 5분간의 플라즈마 처리에서 가장 높은 계면결합력을 나타내었다. 고강도 PE 테이프사 강화복합재료의 물성을 겔방사법으로 제조된 고강도 PE 섬유강화 복합재료의 물성과 비교하여 고찰하였다.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제15권4호
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• pp.270-275
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• 2015

Purpose : UHMWPE (Ultra-high-molecular-weight-polyethylene) is one of the most widely used material in knife protection clothes because of high strength, elasticity, and light weight. The purpose of this study is to develop the accelerated life test method and predict the lifetime for the knife protection fabric composed by UHMWPE. Methods : In this study, degradation characteristics of UHMWPE fibers and knife protection fabric for cut resistance were evaluated under the hydrolysis and photo-degradation conditions. It was found out that the degradation rate of retained tensile strength was more significant in the photo-degradation than hydrolysis. Therefore, the failure time was determined as the time that the retained tensile strength in photo-degradation is less than 50%. Considering an acceleration factor for irradiance and exposure time, the lifetime was predicted from the calculated failure time. Results : As a result of the accelerated life test, the $B_{10}$ lifetime of knife protection fabric composed by UHMWPE fibers is estimated as 2.8 years for a 90% statistical confidence level. Conclusion: Since the lifetime is predicted by the view-point of radiant exposure in this study, there is a possibility that the estimated lifetime may differ from the actual lifetime. However, it is considered as an useful methodology to estimate the long-term lifetime of knife protection fabrics.

• 한국안전학회지
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• 제34권3호
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• pp.1-7
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• 2019

A variety of composite materials are applied to industries for the realization of light weight and high strength. Fiber-reinforced composites have different strength and range of application depending on the weaving method. The mechanical performance of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) in many areas has already been demonstrated. Recently, the application of hybridization has been increasing in order to give a compensation for brittleness of CFRP. Target materials are UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene), which has excellent cutting and chemical resistance, so it is applied not only to industrial safety products but also to places that lining performance is expected for household appliances. In this study, the CFRP and UHMWPE of plain weave, which are highly applicable to curved products, were molded into laminated hybrid composite materials by autoclave method. The mechanical properties and the mode I failure behavior between the layers were evaluated. The energy release rate G has decreased as the initial crack length ratio increased.

• 폴리머
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• 제39권1호
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• pp.23-32
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• 2015

상 전이 물질인 파라핀 왁스를 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)과의 absorption method를 통해 파우더를 제조 후 hot press를 사용하여 형태안정성 상 전이 물질(SSPCM) composite를 제조하였다. SSPCM composite의 화학, 미세구조, 형태, 열적, 결정구조, 유변학적 특성을 조사하기 위하여 FTIR, SEM, DSC, XRD, ARES 측정을 하였다. FTIR 분석결과 파라핀 및 UHMWPE의 고유 피크들이 나타나고 있는 것을 확인하였고, SEM 분석결과 파라핀의 농도가 40 wt%까지는 표면이 상당히 팽윤되며 거친 특성을 나타냄을 확인할 수 있었고, DSC 분석결과 SSPCM에서 파라핀 및 UHMWPE의 고유 융점들이 나타났고, XRD 분석에서는 파라핀과 UHMWPE의 $2{\theta}$ 값들이 SSPCM에서도 나타남을 확인할 수 있었고, ARES 분석에서는 파라핀 농도에 따른 G', G", $tan{\delta}$ 값의 변화를 확인할 수 있었다. 종합적인 분석 결과를 통해, 파라핀의 농도가 30 wt%일 때, 형태안정성 측면에서 최적의 농도임을 확인할 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.99-106
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• 1999

인공관절용 재료의 내마모성 향상을 목적으로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 가교시켜 기계적 성질과 내마모성을 조사하였다. 가교제로 dicumyl peroxide(DCP)를 사용하고 가교보조제로 triallyl cyanurate(TAC)를 사용하여 용융상태에서 UHMWPE를 가교시켰다. DCP와 TAC의 함량이 증가할수록 가교된 초고분자량 폴리에틸렌(XUMPE)의 젤 함량은 증가하고 녹는점, 결정화온도, 결정화도, 인장성질은 감소하였다. Pin-on-disk 마모시험과 작은 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질의 감소에도 불구하고 XUMPE의 마모부피가 UHMWPE보다 감소하였다. 이 두 시험에서의 마모는 주로 변형에 의한 것으로 판단되었으며, 마모부피는 Hertz 접촉 이론으로 계산한 최대접촉응력과 XUMPE의 항복강도의 비에 비례함을 보였다. 큰 하중을 가한 ball-on-disk 마모시험에서는 기계적 성질이 낮을수록 더 큰 마모부피를 보였으며, 마모자국의 표면거칠기와 마찰계수도 증가하였다. 이는 인장강도를 넘는 응력이 가해졌을 때 항복강도와 인장강도가 더 낮은 XUMPEDml 변형과 파괴가 촉진되기 때문으로 생각되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.54-63
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• 2022

이 연구는 구조물 내진보강 장치의 하나인 마찰댐퍼에 관한 것으로, 내부 마찰재를 복합재료의 일종인 초고분자량 폴리에틸렌으로 대체하여 댐퍼를 개발하였다. 또한 마찰력이 발생하는 내부 구조를 여러 층으로 적층하는 다중 마찰방식을 적용하였다. 개발된 다중 마찰댐퍼의 성능 검증을 위해서 재료에 대한 기초 물성과 마모 특성, 디스크 스프링에 대한 특성 분석 시험을 수행하였다. 마모시험 시험결과, UHMWPE의 질량 감소율은 0.003%로 복합재료 기반의 마찰재 중에서 가장 우수한 성능을 보였다. 디스크 스프링은 유한요소해석과 시험결과로부터 설계기초자료를 확보하였다. 또한 개발된 다중 마찰댐퍼의 품질 안정성을 확인하기 위해 토크값에 따른 마찰력 변화와 감쇠장치에 대한 지진하중 시험을 수행하였다. 품질성능 시험결과, 토크 값 조절에 따라 선형적인 마찰력 변화를 보였으며, 지진하중 시험 결과, 마찰댐퍼의 허용오차는 설계기준에서 요구하는 15% 미만으로 나타나 내진보강 장치로서의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
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• pp.363-364
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• 2002

Although the factors that cause the failure of orthopedic implants were not clearly determined, it was reported that the shapes of wear debris affect the tribological behavior of artificial implant. Many researches were conducted to examine the wear mechanism by debris but the role of debris shape in inflammatory reaction remains unclear. To observe the debris shape by addition of reinforcement, carbon nanotubes ( CNTs ) were added to ultra high molecular weight polyethylene ( UHMWPE ) to investigate the reinforcement effect of CNTs. CNTs which have a diameter of about 10-50 nm, while their length is about 3-5 nm were produced by the catalytic decomposition of the acetylene gas using a tube furnace. Plate on disc type wear test were performed to evaluate the tribological performance of UHMWPE composites reinforced with CNTs in lubricating condition ( bovine serum ). The wear losses of CNT added UHMWPE in bovine serum were significantly reduced. Worn surface and wear debris of UHMWPE with CNTs and without CNTs were compared to investigate the reinforcement effect of CNT on tribological behavior.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.62-62
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• 2010

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등에 의한 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공대용물로써 최근 인구의 고령화와 질병, 사고의 증가에 따라 그 수요가 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다. 인공관절의 소재로는 현재 metal-on-polymer(MOP) 소재가 가장 많이 사용되고 있는데, metal 소재로서는 Co-Cr계 합금이, polymer 소재로서는 초고분자량 폴리에틸렌 (ultra high molecular weight polyethylene) 이 주로 사용되고 있다. MOP 소재의 경우 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인해 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 metal 소재로 주로 사용되고 있는 Co-Cr계 합금의 경우 인공관절의 마모, 부식 현상에 의해 Co, Cr등이 체내에 용출되어 세포독성의 문제를 일으킬 수 있다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 고체원소 이온주입 기술을 이용하여 316L stainless steel 기판에 niobium을 이온 주입 한 후 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 counterpart 소재인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 의 마모를 줄이는 실험을 진행하였다. Pin-on-disk tribometer를 통해 마모 테스트를 진행하여 NbN 박막의 내마모특성을 평가하였으며, 박막의 결정구조 및 화학적 특성을 평가하기 위해 XRD, AES 분석을 수행하였다. 또한 박막의 경도와 표면조도를 측정하기 위해 micro hardness tester, AFM을 이용하였다.