• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.209-209
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• 2003

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.2
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• pp.211-217
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• 2010

It is important to measure the mechanical properties of nanostructures because they are required to determine the lifetime and reliability of nanodevices developed for various fields. In this study, tensile tests for a multi-walled carbon nanotube (MWCNT) and a ZnO nanorod were performed in a scanning electron microscope (SEM). The force sensor was a cantilever type and was mounted in front of a nanomanipulator placed in the chamber. The nanomanipulator was controlled using a joystick and personal computer. The nanostructures dispersed on the cut area of a transmission electron microscope (TEM) grid were gripped with the force sensor by exposing an electron beam in the SEM; the tensile tests were the performed. The in situ tensile loads of the nanostructure were obtained. After the tensile test, the cross-sectional areas of the nanostructures were observed by TEM and SEM. Based on the TEM and SEM results, the elastic modulus of the MWCNT and ZnO nanorod were calculated to be 0.98 TPa and 55.85 GPa, respectively.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.32 no.10
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• pp.911-916
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• 2015

In the nano/micro scale, material properties are dependent on the size-scale of a structure. However, conventional micro-scale tensile tests have limitations to obtain reliable values of nano-scale material properties owing to residual stress and elastic slippage in the gripping/aligning process. The indenter-driven nano-scale tensile test provides prominent advantages simple testing device, high-quality nano-scale metallic specimen with negligible residual stress. In this paper, two-types of specimens (a specimen with multi-testing parts and a specimen with a single-testing part) are discussed. Focused ion beam (FIB) is employed to fabricate a nano-scale specimen from a thin nickel film. Using the specimen with a single-testing part, we obtained a nano-scale stress-strain curve of electroplated nickel film.

• Journal of Powder Materials
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• v.16 no.2
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• pp.138-145
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• 2009

The combination of focused ion beam (FIB) and 4 point probe nanomanipulator could make various nano manufacturing and electrical measurements possible. In this study, we manufactured individual ZnO nanowire devices and measured those electrical properties. In addition, tensile experiments of metallic Au and Pd nanowires was performed by the same directional alignment of two nanomanipulators and a nanowire. It was confirmed from I-V curves that Ohmic contact is formed between electrodes and nanomanipulators, which is able to directly measure the electrical properties of a nanowire itself. In the mechanical tensile test, Au and Pd nanowires showed a totally different fracture behavior except the realignment from <110> to <002>. The deformation until the fracture was governed by twin for Au and by slip for Pd nanowires, respectively. The crystallographic relationship and fracture mechanism was discussed by TEM observations.

• Composites Research
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• v.19 no.5
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• pp.20-27
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• 2006

Self-sensing and interfacial evaluation of Ni nanowire/polymer composites were investigated using electro-macromechanical technique, which can be used fur a feasible sensing measurement on tensile and compressive loading/consequent unloading, temperature, and humidity. Mechanical properties of Ni nanowire with different aspect ratio and adding contents in either epoxy or silicone composites were measured indirectly using electro-pullout test under uniform and non-uniform cyclic loadings. Comparing apparent modulus with the conventional mechanical tensile modulus of Ni nanowire/epoxy composites, the trends were consistent with each other. Ni nanowire/epoxy composites showed the sensing response on humidity and temperature. Self-sensing on applied tensile and compressive loading/unloading was also responded for Ni nanowire/silicone composites via electrical contact resistivity showing the opposite trend between tension and compression. It can be due to the different electrically-interconnecting mechanisms of dispersed Ni nanowires embedded in silicone matrix.

• Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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• 2005.11a
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• pp.133-136
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• 2005

원자현미경을 이용하여 나노허니컴 구조물의 굽힘 탄성계수를 측정하였다. 나노허니컴 구조물의 단면적은 기공들의 배열 때문에 위치마다 다르게 되고, 이로 인해 관성 영역 모멘트는 상수값으로 계산되지 않는다. 본 연구에서는 나노허니컴 구조물의 단위 면적 내 관성 영역 모멘트 평값을 벌크 구조의 나노허니컴 구조물의 영률로 가정하였다. 단위 면적 내 광성 영역 모멘트 평균값과 나노허니컴 구조물의 기공률 사이에 관계식이 유도되었다. 기공의 직경이 31 nm 인 양극 산화 알루미늄 필름이 나노허니컴 구조물로 제작되었다. 양극 산화 알루미늄의 영률이원자현미경을 이용한 굽힘 실험으로 측정되었으며, 나노 인장시험기의 인장 실험 결과와 비교되었다.

• Composites Research
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• v.19 no.3
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• pp.23-28
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• 2006

Carbon nanotubes reinforced copper matrix laminated nanocomposites were developed and the mechanical properties were evaluated by using micro-tensile testing system. Sandwich-type laminated structure constituted with carbon nanotube layers as a reinforcement and electroplated copper matrix were fabricated by a new processing approach based on selective dip-coating of carbon nanotubes. The mechanical properties of nanocomposites were improved due to an enhanced load sharing capacity of carbon nanotubes homogeneously distributed within the in-plane direction, as well as a bridging effect of carbon nanotubes along the out-of-plane direction between the upper and lower matrices. The universality of the layering approach is applicable to a wide range of functional materials, and here we demonstrate its potential use in reinforcing composite materials.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.40-40
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• 2003

최근 나노기술의 발달과 더불어 나노재료에 대한 특성평가 요구가 높아지고 있고, 따라서 나노스케일에서 재료의 기계적 거동을 분석할 수 있는 나노인덴테이션 기법이 심도있게 연구되고 있다. 본 연구에서는 나노인덴테이션, 주사탐침현미경(SPM), 투과전자현미경(TEM) 기법을 이용하여 여러가지 재료의 탄성 소성 변형 거동과 팝인/괍아웃 현상을 조사하고 해석하였다. 나노인덴테이션 기법으로는 50 마이크로뉴턴 (5 mg) 이하의 매우 작은 하중 하에서는 접촉 응력조건이라도 인장시험에서 관찰되는 영구변형이 제로인 완전탄성 변형 거동을 관찰할 수 있었다. 또한, 50-250 마이크로 뉴턴의 하중 범위에서 재료는 탄성변형 이후에 갑작스런 항복거동과 더불어 수십-수백 나노미터를 미끌어지듯 변형하는 팝인(pop-in), 또는 탈선(excursion) 현상을 관찰할 수 있었다. 이 현상은 하중을 가하는 동안에 여러 번 발생하였으며 재료의 표면상태와 전위밀도와 밀접한 상관관계를 보였다. 반복 압입 시험에서는 전형적인 가공경화 현상으로 항복점이 높아지고 새로운 항복점 이후에야 다시 팝인 발생함을 보였다. 한편, 하중을 가할 때 발생하는 팝인과는 달리 하중을 제거할 때 급격히 회복하는 팝아웃 현상 또한 관찰되었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.21 no.10
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• pp.7-13
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• 2004