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나노복합재료
3D 그래핀 제조
다공성 탄소섬유 제조
CDI 용 탄소전극 제조
탄소나노튜브 강화 나노복합재료
금속나노입자의 제조 및 특성연구
W계 나노복합재료
WC/Co 나노복합재료
TiC계 나노복합재료
W/Cu 나노복합재료
탄소나노튜브/탄소섬유 전극제조
기능성 탄소나노튜브 나노복합체
탄소나노튜브 나노복합체
스마트복합재료
스마트 복합재료
금속복합재료
In-situ TiC 금속복합소재
그래핀 강화 금속복합소재
티타늄 합금 소재
SiC/Al 금속복합재료
하이엔트로피 합금 소재
고인성 내충격 금속 복합재료
구조용 MMC
전자패키징용 MMC
탄소나노튜브/금속 나노 복합재료
고인성 내충격 금속 복합재료
탄소나노튜브/금속 나노 복합재료
고분자복합재료
신축성 전도체 제조
그래핀/금속/고분자 복합재료
음향감쇠재료
나노유기태양전지
세라믹복합재료
그래핀 및 육방정질화붕소 강화 세라믹 복합소재
MEMS 및 나노재료 물성평가
나노재료 평가기술
고강도 Au bonding wire개발
초세립 이상복합조직강
박막의 기계적특성 평가
MEMS 신뢰성 설계기술 연구
마이크로/나노 적층 복합재료
내열복합재료
내열 나노금속복합재료
우주 추진체의 열방호 기술
Milli-structure급 미세구조 재료의 기계적 특성 연구

연구 개요

재료의 기계적 특성은 재료의 크기에 연관이 되어 있다. 재료의 크기가 커지면 강도가 떨어지는 것으로 알려져 있고, 이것은 재료에 결함이 있기 때문이다. 재료가 10㎛정도로 크기가 작이지는 경우에는 재료의 기계적 특성은 어떻게 변하게 될까. 이 경우에는 통상적인 시험방법으로 측정한 기계적 특성보다 강도가 증가하고 연신율이 떨어지는 것이 관찰되고 있다. 하지만 현재 기계적 특성시험방법의 표준으로는 10㎛정도로 재료의 크기가 작아지는 경우 기계적 특성을 정확하게 측정하기 어렵다. 따라서 재료의 크기가 작은 경우 기계적 특성을 측정하기 위한 새로운 시험방법과 시험장비가 개발되고 있다.
현재 미세 성형구조물의 기계적 특성을 측정하는 방법으로는 미세인장시험(micro-tensile test), 나노인덴테이션시험(nanoindentation test), cantilever beam test, bulge test 등의 재료에 응력을 가해서 변형률을 측정하는 시험이 있다. 이외에 MEMS 와 같이 제조후 높은 잔류응력이 남게되는 경우는 잔류응력을 측정할 수 있는 bridge, cantilever, rotating, spirals, T structure와 같은 구조를 만들어서 응력을 측정하는 시험도 있다. 이외에 X-ray diffraction, Raman spectroscopy, neutron diffraction 등을 이용하여 재료의 응력을 실시간으로 직접 관찰하는 시험도 있다.

미세인장시험
재료의 인장시험은 재료의 기계적 물성을 측정하는 가장 쉬운 방법 중의 하나이다. 인장시험에서는 하중-변형량 결과로부터 어려운 변환없이 재료의 기계적 물성인 인장강도, 항복강도, 연신율을 얻을 수 있다. 미세인장시험은 표준인장시험에 비해서 시편의 크기가 작아진 인장시험을 의미한다. 미세인장시험을 하기 위해서는 표준인장시험의 하중에 비해서 1/1,000 수준인 1∼100g 정도의 힘을 정확하게 측정해야하며, 표준인장시험에 비해서 1/10 수준인 10nm 정밀도의 구동기술이 필요하다. 시편이 작아지는 경우 하중 제어방식의 시험은시편에 가해지는 힘을 정확하게 제어하기 힘들고 시편에 necking이 일어나는 경우 제어가 힘들어서 사용하기가 어려우며, 변위 제어방식으로 시험이 수행된다.
나노인덴테이션 시험
나노인덴테이션 시험은 시편의 준비가 어려운 박막의 시험을 위하여 개발되었다. 기존의 경도시험보다 개량된 시험방법으로 인덴테이션을 통해서 경도 이외에 탄성계수와 강도 등 여러 값을 추가적으로 얻을 수 있다. 경도 이외에 다른 값은 인덴테이션시 하중에 따른 압입 깊이의 변화와 하중 제거시 반발력을 측정하여 구하게 된다. 시험에는 보통 0.1∼30g 정도의 미세한 하중이 사용되며, 10pm 정도의 정밀한 변위가 측정된다. 나노인덴테이션 시험에는 하중 및 변위 제어 이외에 온도의 유지가 꼭 필요한데, 온도가 변하는 경우 시편 및 장비의 열팽창으로 인하여 정확한 측정값을 구할 수 없기 때문이다.

Instron 8048 Series              MTS Testing Grip
Fig.1 Micro Tensile Test용 Instron 8048 Model     Fig.2 Micro Tensile Test용 Grip (MTS)

Mechanical test methods



Last CGI Updated: January 26, 2011
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