• 제목/요약/키워드: Nucleation and growth

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$Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2$계 Glass-Ceramics에 있어서 Bulk Crystallization에 관한 연구 (The Study on the Bulk Crystallization in $Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2$ Glass-Ceramics)

  • 강원호;이정호
    • 한국결정성장학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.20-32
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    • 1992
  • $Na_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2$계를 기본조성으로 하여 $Na_2O$$Li_2O 0.05wt%, $K_2O$를, CaO에 MgO 12.0wt%, ZnO 6.0%를 각각 치환하여 조성을 선정하였다. 기본 유리조성의 결정상은 wollastonite이고, 치환된 조성들은 diopside, diopside.tremolite의 혼정이 나타났다. $Na_2O$$Li_2O$로 치환한 시편은 열팽창계수가 감소하였지만 CaO를 ZnO로 치환한 시편은 열팽창 계수가 증가하였다. 곡강도에 있어서는 치환에 따라 모두 증가시켰다. 핵행성제로 $ZrO_2$CaF_2$를 각각 1~2wt%의 변화를 시켜본 결과 핵형성제 $ZnO_2$$CaF_2$가 1:1, 1:2인 시편은 $1000~1050^{\circ}C$온도에서 급격한 결정성장을 보였으며 1:2시편이 가장 낮은 열팽창 계수값을 나타냈다. 곡강도는 모두 $1000~1050^{\circ}C$의 결정화 온도 범위에서 높은 강도를 나타내었다. 결정화에 필요한 활성화 에너지는 Ozawa와 Kissinger식으로 plot하여 각각 55.24kcal/mol과 53.05kcal/mol이다.

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반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 인식 (A Perception of Beginning Earth Science Teachers on Porphyritic Texture)

  • 김용환;정덕호;조규성;최진아;박경진
    • 한국지구과학회지
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    • 제32권7호
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    • pp.860-870
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    • 2011
  • 본 연구의 목적은 화성암의 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 내용교수지식을 확인하고, 지구과학 수업에서 학생들의 시행착오를 방지할 수 있는 교수 방안을 제안하기 위한 것이다. 이를 위하여 반상조직에 대한 기본인식, 생성조건 및 생성과정, 교수-학습지도에 관한 인터뷰 가이드를 구성하였고, 초임 지구과학교사 5명(고등학교 3명, 중학교 2명)을 대상으로 개방적 토론식 면담을 실시하였다. 반상조직에 대한 초임 지구과학교사들의 인식을 분석한 결과는 다음과 같다. 반상조직이 모든 화성암에서 발견됨에도 불구하고 대부분의 초임 지구과학교사들은 산출상태에 집중하여 화산암과 심성암에서는 반상조직이 발견될 수 없다고 인식하고 있다. 반상조직의 생성 변수로서 냉각 속도, 핵형성 밀도, 성장속도, 성장기간 등의 요인이 고려되어야 하지만, 초임 지구과학교사들은 생성 온도와 냉각속도 등의 요인을 주로 생성 변수로서 인식하고 있다. 반상조직은 반정과 석기의 상대적인 결정의 크기나 입도를 고려하는 것이 바람직하지만 성분의 차이로 구별하려는 경향이 있다. 그리고 초임 지구과학 교사들은 보웬의 반응계열과 연관지어 각 반정과 석기의 성분이 반드시 다를 것이라고 인식하고 있다.

열중량 분석 기법을 통한 RDF의 열분해 특성 조사 (Study on the Pyrolysis Kinetics of RDF(Refuse Derived Fuel) with Thermogravimetric Analysis)

  • 김동원;이종민;김재성
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권6호
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    • pp.676-682
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    • 2009
  • 본 연구에서는 국내 원주에서 생산되고 있는 RDF의 열분해 특성을 조사하기 위해 열중량 분석기(TGA)를 이용하여 비등온 실험(10, 20, $30^{\circ}C/min$)을 수행하여 분석하였다. 다양한 성분의 물질을 함유한 RDF는 승온 속도에 따라 차이가 있으나, 대체로 $350{\sim}700^{\circ}C$ 사이에서 열분해 및 연소되었으며, 최대 열분해 반응속도를 나타내는 온도는 석탄의 그것에 비해 매우 빠름을 알 수 있었다. Friedman 및 Flynn-Wall-Ozawa의 방법을 이용하여 평균한 활성화에너지 값은 각각 14.44, 18.40 kcal/mol이었으며, Friedman의 방법을 통해 반응 차수는 1.219, 빈도인자 $3.02{\times}10^5(s^{-1})$의 값을 얻었다. 또한 Coats Redfern의 방법을 통해 앞서 계산한 활성화에너지 값과의 유사성을 비교하여 고체상의 연소반응 메커니즘을 판단할 경우, 개별 입자들 사이에서 하나의 핵에서 핵화되는 반응인 1차 화학 반응($F_1$)이 가장 유사한 반응 메커니즘으로 판단되었다.

Na2Ti6O13를 도핑한 0.94BaTiO3-0.06(Bi0.5Na0.5)TiO3 세라믹스의 미세구조와 Positive Temperature Coefficient of Resistivity 특성 (Microstructure and Positive Temperature Coefficient of Resistivity Characteristics of Na2Ti6O13-Doped 0.94BaTiO33-0.06(Bi0.5Na0.5)TiO3 Ceramics)

  • 차유정;정영훈;이영진;백종후;이우영;김대준
    • 한국재료학회지
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    • 제20권11호
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    • pp.575-580
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    • 2010
  • The microstructure and positive temperature coefficient of resistivity (PTCR) characteristics of 0.1 mol%$Na_2Ti_6O_{13}$ doped $0.94BaTiO_3-0.06(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ (BBNT-NT001) ceramics sintered at various temperatures from $1200^{\circ}C$ to $1350^{\circ}C$ were investigated in order to develop eco-friendly PTCR thermistors with a high Curie temperature ($T_C$). Resulting thermistors showed a perovskite structure with a tetragonal symmetry. When sintered at $1200^{\circ}C$, the specimen had a uniform microstructure with small grains. However, abnormally grown grains started to appear at $1250^{\circ}C$ and a homogeneous microstructure with large grains was exhibited when the sintering temperature reached $1325^{\circ}C$. When the temperature exceeded $1325^{\circ}C$, the grain growth was inhibited due to the numerous nucleation sites generated at the extremely high temperature. It is considered that $Na_2Ti_6O_{13}$ is responsible for the grain growth of the $0.94BaTiO_3-0.06(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$) ceramics by forming a liquid phase during the sintering at around $1300^{\circ}C$. The grain growth of the BBNT-NT001 ceramics was significantly correlated with a decrease of resistivity. All the specimens were observed to have PTCR characteristics except for the sample sintered at $1200^{\circ}C$. The BBNT-NT001 ceramics had significantly decreased $\tilde{n}_{rt}$ and increased resistivity jump with increasing sintering temperature at from $1200^{\circ}C$ to $1325^{\circ}C$. Especially, the BBNT-NT001 ceramics sintered at $1325^{\circ}C$ exhibited superior PTCR characteristics of low resistivity at room temperature ($122\;{\Omega}{\cdot}cm$), high resistivity jump ($1.28{\times}10^4$), high resistivity temperature factor (20.4%/$^{\circ}C$), and a high Tc of $157.9^{\circ}C$.

연속적인 결정화 방법에 의한 금속 지지체상에서 Zeolite-X의 결정성장 (Growth of Zeolite-X Crystals on Metal Sieves Surface by Continuous Crystallization Method)

  • 박중환;서정권;정순용;이정민;도명기
    • 공업화학
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    • 제8권6호
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    • pp.939-944
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    • 1997
  • 금속 지지체 표면에 연속적인 결정화방법으로 제올라이트-X의 피막을 형성시켜 필름을 제조하였다. 금속 표면에서의 제올라이트 결정의 성장은 금속 성분에 따라 많은 차이가 있으며 본 연구에서 사용한 stainless steel 316은 표면을 산처리하여 표면의 크롬층을 파괴하여야 제올라이트 핵 형성이 용이 하였다. 연속적인 결정화 방법에 의해 제올라이트 결정 성장을 관찰하기 위해 12시간을 주기로 제올라이트-X 조성물($6.36Na_2O-Al_2O_3-5.3SiO_2-190.8H_2O$)을 계속 공급하였다. 그리고 금속 표면과 제올라이트 핵의 생성 사이의 상호 관계와 메카니즘에 대해 조사 하였다. 그 결과 겔 조성물중 $SiO_2/Al_2O_3$의 비가 높을수록 금속 표면에 제올라이트 핵 형성이 용이하였으며, 금속 표면에 부착된 제올라이트 입자는 선형 성장을 계속하고 성장된 입자간에 축합반응에 의해 서로 연결되어 하나의 결정 형태로 된다는 것을 알 수 있었다. 필름 형태로 합성된 시료를 XRD 및 SEM으로 분석한 결과 제올라이트-X임을 확인하였다.

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자외선 광여기 전자현미경을 이용한 Si 표면 위에 Ge 나노구조의 성장 동역학에 관한 실시간 연구 (Real-time Observation of Evolution Dynamics of Ge Nanostructures on Si Surfaces by Photoelectron Emission Microscopy)

  • 조우성;양우철
    • 한국진공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.145-152
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    • 2007
  • 자외선 광여기 전자현미경 (Ultraviolet - Photoelectron Emission Microscopy: UV-PEEM)을 이용하여 Si (001)과 (113) 표면에 Ge을 증착하면서 실시간으로 나노구조의 형성과 크기 및 형태 변화과정을 조사하였다. Ge은 PBEM에 부착된 e-beam 증착기를 이용하여 $450-550^{\circ}C$ 온도에서 in situ로 증착하면서 표면의 변화를 PEEM으로 관찰하였다. Ge을 ${\sim}0.4\;ML/min$의 증착율로 ${\sim}4\;ML$ 이상 두께로 증착했을 때, 두 Si 표면에서 Ge의 균일한 변형층(strained layer) 위에 island 구조가 형성되었다. 초기에 형성된 원형 모양의 island는 연속적인 Ge 증착에 따라, ripening 과정에 의해 크기가 점차 성장되었고 밀도는 감소하였으나, 형태는 원형 모양을 유지하였다. 시료 성장 후 공기 중 AFM 측정 결과, Si(001) 표면에는 dome 형태의 Ge island가 Si(113) 표면에는 윗면이 평판하고 다면의 옆면을 지닌 island 구조가 형성됨이 확인되었다. 반면에 ${\sim}0.15\;ML/min$의 낮은 증착율로 Ge을 증착했을 때, Si(113) 표면에서 원형의 Ge island가 길죽한(elongated) 형태의 나노선 구조로 변형됨이 관찰되었다. 또한, 계속적인 Ge 증착 두께를 증가시킴에 따라 표면에는 새로운 island가 형성되지 않고, 기존의 island들이 점차 길이 방향으로 크기가 증가하면서 [$33\bar{2}$] 방향으로 배열하였다. 이와 같은 Ge 나노구조의 형성과 형태 변화는 나노구조 형성과정에서 변형이완(strain relaxation)과 가원자(adatom)의 표면 동역학적 효과와 깊은 관련이 있는 것으로 분석된다.

Effects of Nucleating Agents on the Morphological, Mechanical and Thermal Insulating Properties of Rigid Polyurethane Foams

  • Kang, Ji-Woung;Kim, Ji-Mun;Kim, Min-Soo;Kim, Youn-Hee;Kim, Woo-Nyon;Jang, Won;Shin, Dae-Sig
    • Macromolecular Research
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    • 제17권11호
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    • pp.856-862
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    • 2009
  • This study examined the effects of liquid and solid additives on the morphological, mechanical and thermal insulating properties of rigid polyurethane foams (PUFs). The PUFs synthesized with tetramethylsilane (TEMS) as a liquid-type additive showed a smaller average cell size and lower thermal conductivity than those with the aerosil 200 and clay 30B as solid-type additives. When TEMS was added, the average cell size of the PUF became more uniform and finer due to the reduced surface tension of the polymer solution, which increased the nucleation rate and number of bubbles produced and reduced cell size. The PUFs with TEMS showed the highest closed cell contents among the PUFs prepared using TEMS, aerosil 200 and clay 30B. This suggests that the insulation properties of PUF can be determined by both the size of the cell structure and the amount of closed cell contents in the system. The compression and flexural strengths of the PUF increased slightly when the aerosil 200, clay 30B and TEMS were added compared those of the neat PUF. The reaction profiles of the PUFs showed a similar gel and tack tree time with the reaction time among the PUFs synthesized with three different additives and neat PUF. This suggests that the nucleating additives used in this study do not affect the bubble growth of the chemical reaction, and the additives may act as nucleating agents during the formation of PUF. From the above results of the cell size, thermal conductivity, closed cell contents and reaction profile of the PUFs, liquid-type nucleating agent, such as TEMS, is more effective in decreasing the thermal conductivity of the PUF than solid-type nucleating agent, such as aerosil 200 and clay 30B.

Synthesis and Non-Isothermal Crystallization Behavior of Poly (ethylene-co-1,4-butylene terephthalate)s

  • Jinshu Yu;Deri Zhou;Weimin Chai;Lee, Byeongdu;Le, Seung-Woo;Jinhwan Yoon;Moonhor Ree
    • Macromolecular Research
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    • 제11권1호
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    • pp.25-35
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    • 2003
  • A series of random poly(ethylene-co-1,4-butylene terephthalate)s (PEBTs), as well as poly(ethylene terephthalate) (PET) and poly(1,4-butylene terephthalate) (PBT), were synthesized by the bulk polycondensation. Their composition, molecular weight, and thermal properties were determined. All the copolymers are crystallizable, regardless of the compositions, which may originate from both even-atomic-numbered ethylene terephthalate and butylenes terephthalate units that undergo inherently crystallization. Non-isothermal crystallization exotherms were measured over the cooling rate of 2.5-20.0 K/min by calorimetry and then analyzed reasonably by the modified Avrami method rather than the Ozawa method. The results suggest that the primary crystallizations in the copolymers and the homopolymers follow a heterogeneous nucleation and spherulitic growth mechanism. However, when the cooling rate increases and the content of comonomer unit (ethylene glycol or 1,4-butylene glycol) increases, the crystallization behavior still becomes deviated slightly from the prediction of the modified Avrami analysis, which is due to the involvement of secondary crystallization and the formation of relatively low crystallinity. Overall, the crystallization rate is accelerated by increasing cooling rate but still depended on the composition. In addition, the activation energy in the non-isothermal crystallization was estimated.

Effect of Ni Addition on Bainite Transformation and Properties in a 2000 MPa Grade Ultrahigh Strength Bainitic Steel

  • Tian, Junyu;Xu, Guang;Jiang, Zhengyi;Hu, Haijiang;Zhou, Mingxing
    • Metals and materials international
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    • 제24권6호
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    • pp.1202-1212
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    • 2018
  • The effects of Nickle (Ni) addition on bainitic transformation and property of ultrahigh strength bainitic steels are investigated by three austempering processes. The results indicate that Ni addition hinders the isothermal bainite transformation kinetics, and decreases the volume fraction of bainite due to the decrease of chemical driving force for nucleation and growth of bainite transformation. Moreover, the product of tensile strength and total elongation (PSE) of high carbon bainitic steels decreases with Ni addition at higher austempering temperatures (220 and $250^{\circ}C$), while it shows no significant difference at lower austempering temperature ($200^{\circ}C$). For the same steel (Ni-free or Ni-added steel), the amounts of bainite and RA firstly increase and then decrease with the increase of the austempering temperature, resulting in the highest PSE in the sample austempered at temperature of $220^{\circ}C$. In addition, the effects of austempering time on bainite amount and property of high carbon bainitic steels are also analyzed. It indicates that in a given transformation time range of 30 h, more volume of bainite and better mechanical property in high carbon bainitic steels can be obtained by increasing the isothermal transformation time.