| 초록 |
연구의 목적 및 내용 본 연구는 1차원의 CNT, 2차원의 그래핀 등 응용분야 확대 및 상업화에 한계가 있던 기존의 탄소소재에 대해 3차원 탄소구조물 형성과 형상제어 및 물성분석을 수행하여 동적 구조시스템 응용분야로의 적용성 평가를 연구 목표로 함. 이를 위해 1차년도에는 3차원 탄소구조물의 합성 및 구조 형상 분석, 원자단위 제어기술기반의 3차원 탄소구조물의 형상제어 기술을 연구하였으며, 2차년도에는 합성된 3차원 탄소구조물에 대해 통계적 기법을 활용한 물성평가, 점탄성 특성평가 및 모델링 기법을 통한 특성 예측에 대해 연구를 수행하였음. 또한 3차년도에는 3차원 탄소구조물과 고분자 매트릭스를 활용한 3차원 탄소구조물 복합소재 개발 및 3차원 탄소구조물의 동적 구조시스템 적용성 평가를 목표로 연구를 수행하였음. 연구결과 1. 3차원 탄소 구조물 합성에 관한 연구 - 화학적 박리법 및 화학기상증착법을 통해 3차원 탄소구조물을 합성하였음. 2. 3차원 탄소 구조물의 구조 형상 분석 및 평가 - 흑연 플레이크 사이즈, 환원제 양, 온도, 시간 등 3차원 탄소 구조물 형상 주요 요인들을 통제하며 형상 제어를 위한 조건을 확립함. 3. 원자단위 제어기술기반의 3차원 탄소 구조물의 형상제어 기술 연구 - 원소 정량적 분석을 통해 3차원 탄소 구조물의 표면의 개질여부 및 이에 따른 구조형상을 분석함. 4. 통계적 기법을 활용한 3차원 탄소 구조물의 물성평가 - 합성된 3차원 탄소구조물에 대해 준정적 압축실험을 진행하였으며, High strain 구간에서 일반적인 다공 구조물의 거동과 유사한 형태를 보이는 것을 확인함. 5. 3차원 탄소 구조물의 점탄성 특성 평가에 관한 연구 - 3차원 탄소구조물의 밀도 증가에 따라 저장 탄성률과 손실률이 증가하는 것을 확인하였으며, 반복 하중조건에서 공기의 움직임에 따라 에너지 소모가 증가하여 손실률 상승에 기인하는 것을 확인함. 6. 모델링 기법을 이용한 점탄성 특성 예측에 관한 연구 - SLS 모델을 활용해 3차원 탄소구조물의 시험 데이터와 곡선 접합을 하였으며, 3차원 탄소 구조물의 부피 밀도에 따라 점탄성 거동의 제어가 가능함을 확인함. 7. 3차원 탄소 구조물 복합소재 개발 - 고분자 소재인 Epoxy와 PDMS를 3차원 탄소구조물 내부로 침투시켜 3차원 탄소구조물 복합소재를 합성함. 8. 3차원 탄소 구조물 복합소재의 동적 구조시스템으로의 적용성 평가 - 3차원 탄소구조물 복합소재에 대해 응력완화 시험 및 DMA 시험을 수행하였으며,지연시간 분석 및 모델링을 통해 특성을 확인함. 연구결과의 활용계획 본 연구에서 개발된 3차원 탄소구조물은 형상, 기계적 물성, 점탄성 특성 분석을 기반으로 동적 구조시스템 적용을 위한 기반을 마련함. 이를 통해 다양한 기초학문 분야에서 여러 학문분야와의 융합연구를 도모하고, 응용연구를 위한 기반기술로써 그 활용이 무궁무진할 것으로 전망됨. 3차원 탄소구조물 복합소재의 제조 방법과 이를 이용한 기계적 특성 평가 및 모델링 기법의 개발로 기계, 조선, 항공, 건설 등의 학문 분야에서 다기능성 구조재료의 설계 및 개발에 필요한 기초 기술로 활용이 예상됨. 또한 3차원 탄소구조물의 개발로 전자정보분야, 대체에너지분야 및 복합소재분야와 같은 차세대 응용학문 분야의 연구 활성화와 새로운 연구분야 개척의 계기가 되며, 산업에서의 탄소소재적용의 한계를 극복하고 다양한 분야에 활용되어 시장 경쟁력 확보 및 부가가치 창출을 이룩할 것으로 기대됨. ( 출처 : 한글요약문 4p ) |
