최근 자연모사를 이용한 연구가 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 연 잎의 표면에서 나타나는 초발수 특성이 마이크로 나노 크기의 구조와 표면에너지를 제어하는 에피큐티클 왁스에 기인하다는 것이 밝혀지면서 이를 응용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄 표면처리로 마이크로와 나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 가진 물질을 증착하여, 발수성을 가지는 표면을 개발하였다. 알루미늄 표면에 마이크로 크기의 알루미나($Al_2O_3$) 분말을 이용한 블라스트(blast) 공정으로 표면에 마이크로 구조를 형성하고, Linear Ion Source(LIS)를 적용한 Ar 이온빔 에칭으로 나노 구조를 형성하였다. FE-SEM 분석을 통해 수~수십 마이크로 구조 위에 나노 크기의 구조가 형성 된 것을 관찰하였다. 마이크로 나노 구조가 형성된 알루미늄의 표면에너지를 낮추기 위해 trimethylsilane(TMS) 및 Ar을 이용한 플라즈마처리로 표면에 기능성 코팅막을 형성하였다. 그 결과 TMS 발수 코팅하기 전에 비해 표면에너지가 $99.75mJ/m^2$에서 $9.05mJ/m^2$으로 급격히 낮아지고 접촉각 값이 $123^{\circ}$로 향상된 것을 확인하였다.
This study is conducted as a preliminary research to verify the feasibility of Ti-based Oxide dispersion strengthened (ODS) alloy. Pure-Ti powder is mixed with $Y_2O_3$ powder and subsequently, mechanically alloyed at $-150^{\circ}C$. The Ti-based ODS powder is hot-isostatically pressed and subsequently hot-rolled for recrystallization. The microstructure consists of elongated grains and Y excess fine particles. The oxide particle size is larger than that of the typical Fe-based ODS steel. Tensile test shows that the tensile ductility is approximately 25%, while the strength is significantly higher than that of pure Ti. The high-temperature hardness of the Ti-ODS alloy is also significantly higher than that of pure Ti at all temperatures, while being lower than that of Ti-6Al-4V. The dimple structure is well developed, and no evidence of cleavage fracture surface is observed in the fracture surface of the tensile specimen.
최근 디지털 컨버젼스에 의해서 정보 단말기 network가 디지털 기술을 기반으로 유기적으로 융 복합화 되고 있으며 BT, NT, ET, IT의 융합 기술의 필요성이 점차적으로 증대되고 있다. 이러한 환경 하에서 다양한 정보 및 서비스의 송신 및 수신이 가능한 휴대 단말기의 필요성에 부응하여 기존의 전화 기능, 카메라, DMB 이외에도 홈 네트워크, mobile internet 등 더욱 다양한 기능들이 요구되고 있다. 종래에는 수동 부품과 능동 부품의 실장을 별개로 추진했으나 최근에는 수동 및 능동 부품을 하나의 패키지 내에 실장 가능하도록 하는 3-D Integration을 추진하고 있다. 지금까지 여러 부품들을 실장 시키기 위한 공정들의 대부분은 높은 온도에서 공정이 이루어졌으나 여러 부품들을 손상 없이 집적화하고 실장하기 위해서는 저온화 공정이 필요하다. 최근 많은 저온 공정 중에서 Aerosol Deposition Method는 상온에서 세라믹 후막을 성막할 수 있어 가장 주목받고 있는 공정중의 하나이다. 본 연구에서는 3-D Integration을 실현하기 위해 이종 접합에 유리하고 상온에서 성막 공정이 이루어지는 Aerosol Deposition Method를 이용하여 금속 기판 위에 금속, 폴리머, 세라믹 후막을 성막시켰다. 기판 재료로는 Cu 기판을 사용하였으며 출발 파우더로는 Polyimide 파우더와 $Al_2O_3$ 파우더, Ag 파우더를 사용하였으며 이종 접합간의 메커니즘의 양상을 보기 위해 같은 조건에서 이종 접합간의 성막률을 비교하였으며 FE-SEM으로 미세 구조를 관찰하였다. 또한 기판의 표면 거칠기에 따른 메커니즘의 양상을 연구하였다.
Aluminum Oxide($Al_2O_3$) ceramics are excellent candidates for such applications due to their outstanding mechanical, thermal, and tribological properties. However, they are difficult to machine using conventional mechanical methods. Carbon fillers, such as carbon nanotubes(CNT) and graphene nanoplatelets(GNP)can be dispersed in a ceramic matrix to improve the mechanical and electrical properties. In this study, CNT and Graphene reinforced hybrid ceramic composites were fabricated using the spark plasma sintering method at a temperature of $1,500^{\circ}C$, pressure of 40 MPa, and soaking time of 10min. Besides this, the material properties such as microstructure, crystal structure, hardness, and electrical conductivity were analyzed using FE-SEM, XRD, Vickers, and the 4-point probe method. A micro machining test was carried out to compare the effects of the material properties and the machining performance for CNT and Graphene reinforced ceramic composites.
The characteristics of selective oxidation prior to hot-dip galvanizing with the annealing atmosphere dew point and chemical composition in dual-phase steels and their effect on the inhibition layer formation relevant to coating adhesion have been studied using a combination of electron microscopic and surface analytical techniques. The annealed and also galvanized samples of 3 kinds of Si/Mn ratios with varied amounts of Si addition were prepared by galvanizing simulator. The dew point was controlled at soaking temperature $800^{\circ}C$ in 15%$H_2$ -85%$N_2$ atmosphere. It was shown that good adhesion factors were mainly uniformity of oxide particle distribution of low number density and low Si/Mn ratio prior to hot-dip galvanizing. Their effect was the greatly reduced coating bare spots and the formation of uniform inhibition layer leading to good adhesion of Zn overlay. The mechanism of good adhesion is suggested by two processes: the formation of inhibition layer on the oxide free surface uncovered with no $SiO_2$-containing particles in particular, and the inhibition layer bridging of oxide particles. The growth of inhibition layer was enhanced markedly by the delayed reaction of Fe and Al with the increase of Si/Mn ratio.
The ${\beta}$-transus temperature in titanium alloys plays an important role in the design of thermo-mechanical treatments. It primarily depends on the chemical composition of the alloy and the relationship between them is non-linear and complex. Considering these relationships is difficult using mathematical equations. A feed-forward neural-network model with a back-propagation algorithm was developed to simulate the relationship between the ${\beta}$-transus temperature of titanium alloys, and the alloying elements. The input parameters to the model consisted of the nine alloying elements (i.e., Al, Cr, Fe, Mo, Sn, Si, V, Zr, and O), whereas the model output is the ${\beta}$-transus temperature. The model developed was then used to predict the ${\beta}$-transus temperature for different elemental combinations. Sensitivity analysis was performed on a trained neural-network model to study the effect of alloying elements on the ${\beta}$-transus temperature, keeping other elements constant. Very good performance of the model was achieved with previously unseen experimental data. Some explanation of the predicted results from the metallurgical point of view is given. The graphical-user-interface developed for the model should be very useful to researchers and in industry for designing the thermo-mechanical treatment of titanium alloys.
The research is the structural and optical characteristics of the Cadmium Sulfide(CdS) film, nanowires and nanobelts grown on the $Al_2O_3$ substrate using the vapor phase epitaxy method. The field-emission scanning electron microscopy(FE-SEM) were used to identify the shape of the surface of the nanostructures and x-ray diffraction(XRD) and transmission electron microscopy (TEM) were used to evaluate the structural characterisitcs. As a result, the XRD was confirmed the CdS peak and the substrate peak and TEM showed single crystals with wurtzite hexagonal structure on the nanostructures. As for the optical characteristic of the nanostructures, photoluminescence(PL) and micro-raman spectrum were measured. The PL measurements confirmed the emission peak related bound exciton to neutral donor($D^0X$) peak and free exciton(FX) peak. The micro-raman spectrum showed that the peak of the nanostructures were similar to the pure crystalline CdS peak and each peak were overtone of LO phonon of the hexagonal CdS of the longitudinal optical(LO) phonon mode. Therefore, it is confirmed that the CdS nanostructures grown in this research have superior crystallinity.
There has been a deep interest in trying to find better-performing fuel clad motivated by the desire to decrease the likelihood of the reactor barrier failure like what happened in Fukushima in recent years. In this study, the effect of move towards accident tolerant fuel (ATF) cladding as the most attracting concept for improving reactor safety is investigated for SMART modular reactor. These reactors have less production cost, short construction time, better safety and higher power density. The SiC and FeCrAl materials are considered as the most potential candidate for ATF cladding, and the results are compared with Zircaloy cladding material from reactor physics point of view. In this paper, the calculations are performed by generating PMAX library by DRAGON lattice physics code to be used for further reactor core analysis by PARCS code. The differential and integral worth of control and safety rods, reactivity coefficient, power and temperature distributions, and boric acid concentration during the cycle are analyzed and compared from the conventional fuel cladding. The rod ejection accident (REA) is also performed to study how the power changed in response to presence of the ATF cladding in the reactor core. The key quantitative finding can be summarized as: 20 ℃ (3%) decrease in average fuel temperature, 33 pcm (3%) increase in integral rod worth and cycle length, 1.26 pcm/℃ (50%) and 1.05 pcm/℃ (16%) increase in reactivity coefficient of fuel and moderator, respectively.
원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 중에서는 이온교환수지가 발견되어서는 안 된다. 원자력 발전소의 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견되어 이온교환수지 입자로 의심되는 구형 입자들의 특성을 측정하였다. 미세조작기술을 이용하여 광학현미경으로 입자 크기 분포를, EPMA로 구형입자의 성분을, 그리고 IR 분광 스펙트럼 비교에 의하여 이온교환수지 여부를 조사하였다. 슬러지의 입자 크기는 1 내지 $200{\mu}m$이었으나 구형 입자는 $40-500{\mu}m$이었다. 슬러지의 주요 불순원소가 Si, Al, Mn, Cr, Ni, Zn, 그리고 Ti이었으나 구형 입자는 Si, Cu, Zn 이었다. 주성분은 두 경우 모두 철이었다. 구형 입자의 IR 분광스펙트럼은 증기발생기 취출수 정화계통에서 사용하는 이온교환수지의 스펙트럼과 비교했을 때 서로 일치하지 않음을 보여주었다. 이 결과들은 증기발생기 슬러지 시료 중에서 발견된 구형 입자가 이온교환수지는 아니며 일반적인 슬러지가 생성되는 과정에서 작은 슬러지 입자들이 크게 뭉쳐서 생성된 것임을 나타내고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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