*승* 스토어

*승*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

14개
전체 판매량

81개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균A
자료문의 응답률

-

전체자료 14개

[재료공학,금속공학] Polishing 그리고 Gray cast iron

Polishing1.개요고체의 표면을 다른 고체의 모서리나 표면으로 문질러 매끈하게 하는 것.2. 내용Polishing은 뜻이 광범위하여, 연마숫돌에 의한 연삭(硏削)도 이에 포함하기도 한다.이 경우, 연마된 면이나 연마 부스러기도 본래의 재질조직이 그대로 남아 있다. 본래의 조직이 그대로 남지 않고, 망그러지는 경우에는 이것을 탁마(琢磨)라고 한다.유리면의 연마작업은 이에 속한다. 탁마작업용 기계로는 래핑머신·호닝머신 등이 있다.표면을 문질렀을 때, 연삭도 아니고 탁마도 아닌 경우가 있는데, 이것을 연마라고 할 때도 있다. 따라서 연마라고 했을 경우에는 연삭·탁마·연마를 포함해서 말할 때와 좁은 뜻의 연마를 말할 때가 있다.2개의 면을 비벼댈 때, 어느 쪽이 먼저 평평해지는가 하는 문제는 비벼대는 물질의 굳기가 아니고 녹는점이 낮은 쪽이 먼저 평활해진다. 연마할 때에는 2개의 면 사이에 산화철 ·산화크롬 ·산화알루미늄 ·탄화규소 ·산화망간 등의 분말을 물에 섞어 개재(介在)시켜서 연마작업의 능률을 올리는 것이 보통이다. 이 개재물을 연마재(硏磨材)라고 한다.또 전해연마(電解硏磨)라는 방법도 있는데, 이것은 전기도금과는 반대로 전기분해로 금속표면을 매끈하게 하는 방법이다.표면을 매끄럽게 하는 결과는 연마와 같지만, 그 기구는 전혀 다르다.Polishing 가공 기술은 랩핑 가공 기술에 비해서 요구하는 표면 조도를 얻는 어려움이 있으며 이것이 Polishing 가공의 기술 이다.특히 랩핑 보다 가공물에 따른 정반의 선정과 사용 연마제를 선택 하는 것이 어렵다.Polishing은 랩핑과는 달리 soft polishing과 hard polishing으로 구분되며 hard와 soft로 구분하는 것은 정반 재질에 따라서 구분 되며 base plate에 pad를 붙이고 폴리싱하는 이외의hard 정반을 사용 하는 것을 hard polishing으로 구분 한다.특히 도광판에 있어서의 폴리싱 기술은 장비에 의존해서는 원하는 면조도를 얻기 힘들뿐더러 기존에 일본의 금형 회사도 1차 hard polishing,2차 hard polishing을 하였으나 점차 고품질을 얻기 위해서 3차부터는 각 가공물에 적당한 pad를 사용하여 polishing을 하고 있다.pad를 사용하여 polishing을 할 때에는 고도의 polishing기술이 없으면 평면도 상의 edge문제나면조도상의 문제가 발생 할 수 있어서 전문적인 기술을 가진 skill engineer가 하지 않으면 좀처럼 요구하는 면조도를 얻기 힘들다.3. Etching의 종류와 MechanismEtching의 방법은 크게 Wet etching과 Dry etching 두 가지로 나눌 수 있으며, Wetetching은 소자의 최소선 폭이 수백~수십μ대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나,VLSI, ULSI 소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계때문에 거의 사용되지않고 있다. Dry etching은 활성 미립자와 대상물질과의 화학반응에 의하여 대상물질을 제거하는 방법과 대상물질을 물리적 이온 충격으로 파괴하여 제거하는 방법 등두 가지로 표현한다. Dry etching 기술은 Plasma, Gas, Vacuum 등의 상태를 어떻게만드느냐에 따라 식각 성능이 달라지며 Damage, Contamination 등을 고려해야 한다.Etching 종류와 Mechanism을 보면,1) Poly Silicon Etching.Poly Silicon은 여러 가지 Gas를 이용하여 etch가 가능하다. 예를 들면, Cl2, F화합물, Br 화합물 등이다. 특히, 많이 쓰이는 Chlorine을 사용한 Silicon etch를 알아보면 다음의 일련의 과정을 거쳐서 Etching이 되게 된다.① Poly Silicon 측벽보호를 위해 Cl Ion들이 C와 결합하여 Polymer를 형성한다.② Cl Ion이 Polysilicon의 Silicon(Si)와 결합하여 SiCly화합물을 형성하여 결국휘발성 SiCl4를 형성한다. 2Si + 4Cl2 → 2SiCl4③ Polysilicon이 Etch 되면 substrate에 SiO2가 들어나게 되어, Photoresist의C와 SiO2의 O가 결합하여 C-O 화합물을 형성하게 된다.④ Cl Ion은 SiO2에서 Si와 결합하여 SiCly를 형성한다. 2) Silicon Dioxide Etching.SiO2는 화학적 반응 및 Ion Bombardment의 도움으로 etching이 된다.여기에 Polymer를 형성하는 Polymerization은 etch를 느리게 하거나 방해하는역할을 함으로서, 원하는 선택비를 얻는 중요한 요소로 작용한다.전형적인 SiO2 etching을 살펴보면,① Etchant인 Fluorocarbon이 SiO2와 반응하여 F기나 CF3기를 형성한다.CF4 + e- → CF3 + F + e-② F기나 CF3기는 SiO2와 화학적인 반응을 잘하고 쉽게 결합하는 성질을 갖고있어서 SiF4, CO, CO2를 형성시킨다.4CF3 + 3SiO2 → 3SiF4 + 2CO2 + 2CO③ Si-O 결합은 200Kcal/mole이어서 상대적으로 Si-Si 결합의 80Kcal/mole 보다2배 이상의 결합력을 갖고 있어서, CF3(혹은 F)기가 SiO2 계면에 흡착되어있어도 양으로 대전된 Argon이나 Helium의 충격 Energy를 받아야만 SiO2 계면을 침투하여 SiO Chain을 끊을 수 (Etch가 되게 하는) 있게 된다.3) Metal Etching.기본적으로 전도성이 높고, 안정하며, 가공이 용이한 Aluminum이 Metal etch의대상이며, Cap Metal이나 Barrier Metal은 TiN (or Ti)나 TiW이 사용되고 있다.Al etching의 주 Etchant는 Chlorine으로 Al과 Cl은 자발반응에 의해 etch가되며, 부산물인 AlCl3는 휘발성이 강하여 가열을 해주면 쉽게 Pump를 통해 제거가 된다.2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 - 38Kcal/mole4) Dry Etching① 일정한 압력을 유지하면서 Process를 진행하기 위한 Chamber와 Vacuum system② Wafer가 Load되어 공정 진행 시 Wafer의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 Chuck: Mechanical Chuck과 Electrostatic Chuck이 있다.③ 공정을 위한 Gas를 공급하는 Gas supply system④ 공정을 위해 Plasma를 발생시키기 위한 Plasma Source⑤ Plasma Source 및 Chuck에 Energy를 공급하기 위한 RF System⑥ 공정의 끝을 Detecting하기 위한 EPD (End Point Detector) 등이 있다.Plasma를 발생시키는 RF Generator의 Frequency는 보통 13.56M Hz를 많이 사용하고 이외에 400KHz,800KHz,2MHz,27.12MHz를 사용한다. 그 이유는 FCC (Federal Communication Commission)에서 ISM (Industrial Scientific Medical)용으로 특정 주파수만을 배정하여 RF Generator에서 발생한 고조파들이 다른 통신장비에 방해를 줄 수 있으므로 이것을 방지하기 위해서 이다.

공학/기술| 2004.06.03| 7페이지| 1,000원| 조회(915)

Gray, 폴리, cast, polish, Iron

미리보기

닫기
[재료공학] UTM의 원리 및 응용 평가A+최고예요

UTM의 원리 및 응용UTM (Universal test machine)금속, Plastic, 고무, 제지, 섬유 등 모든 재료 및 완성부품의 강도를 측정하는 장비로서,인장강도, 압축강도, 굽힘강도, 접착력시험 등을 수행하여주는 재료물성시험에 가장 기본적으로 사용되는 장비이다. 재료의 기계적 특성을 알아내기 위해서는 재료에 응력을가한 뒤, 이에 따른 변형률을 측정하여 stress-strain 곡선을 구하는 것이 가장 일반적인방법이다. 여기서는 ASTM D 638에 정의된 인장시험 방법을 중심으로 설명한다.(1) 구성UTM은 시간에 따른 load값을 detect하는 cell과 control board 및 cell이 보낸 load값을바탕으로 시편의 strength을 계산하는 computer, cell을 움직여 주는 main body로 구성되어 있다.? Testing machine - constant rate-of-crooshead-movement형태의 test machine이다.? Fixed member - 고정된 혹은 정지된 grip? Movable member - 움직이는 나머지 한쪽 grip? Drive mechanism - movable member에 일정하고 제어된 속도를 부여하는메카니즘? Load indicator - grip으로 고정된 테스트 시편에 의한 전체 tensile load 값을보여줄 수 있는 load-indicating 메카니즘. 이 메카니즘은 특정테스트 속도에서의 inertia lag이 없어야 하며 나타난 load 값의정확도가 ±1% 혹은 그 이상이 되야 한다.? Extension Indicator (extensometer) - 시편이 stretching될 때 테스트 시편의gage length내의 두 표시된 points 사이의 거리를 결정하는데 사용되는기기. 이를 위해서 extensometer는 시편의 full gage length에서 셋팅되야 하며 또한 이 거리에 변화가 있거나 할 때는 테스트 시편의 load의함수로 또는 테스트 start부터 경과된 시간의 함수로 기록을 하는 것이바람직하다. 이 기기는 특정 테스트 속도에서 관성이 없어야 한다.? Micrometers - 테스트 시편의 폭과 두께를 측정하는데 사용(2) 테스트 조건23±2℃의 온도와 테스트에 앞서 최소한 40시간 전에 50±5%의 상대 습도를 갖게 한다.(3) 시편 수isotropic materials의 경우 각각의 sample에 대해 최소한 5개의 시편을 테스트 한다.anisotropic한 물질의 경우엔 각각의 샘플에 대해 anisotropy의 기본 각도에 대해 5개는그대로, 5개는 수평으로 하여 총 10개의 시편을 테스트 한다.(4) 테스트 속도테스트 속도는 테스트 동안의 grip 또는 test fixtures의 상대적인 운동속도이다. 시편의형태에 따라 ASTM에 분류된 테스트 속도를 선택한다.Test procedure & calculation (Tensile test)(1) Test procedure1. 시편의 좁은 부분을 micrometer를 이용해 두께와 폭을 측정한다.2. 시편을 testing machine의 grip에 놓는다. 시편이 테스트 도중에 미끄러지지 않게양쪽 grip을 꽉 조여준다.3. extension indicator를 부착한다. modulus가 결정될 때 extension indicator가load-elongation curve의 초기 부분을 통과하는 load의 함수로서 gage length내에서stretching된 시편의 거리를 계속해서 측정하게 된다.4. ASTM의 규정에 따라 시편에 적합한 testing speed를 setting한 뒤 machine을스타트 시킨다.5. 시편의 load-extension curve를 기록한다.6. 시편의 yield point에서와 rupture에서의 extension과 load를 기록한다.(2) Calculation1. Tensile strength시편의 tensile strength는 제곱미터 (또는 제곱 인치)단위의 시편의 초기 최대cross-sectional area로 최대 load (newton 또는 pounds-force 단위)값을 나눔으로써구해진다. 단위는 Pa(또는 pounds-force per square inches)로 나타난다.2. Percent elongation파괴시의 load보다 더 큰 yield load를 부여할 때 'percent elongation at yield'가계산되어지며 반대의 경우엔 'percent elongation at break'가 계산 되어 진다.이 값은 적절한 load에 도달하는 순간에 extensometer (즉 gage length의 변화)를읽음으로써 얻어진다. 실제 값은 초기 gage length로 extension을 나눈 값에 100을곱한 값이다.3. Modulus of elasticity - load-extension curve의 초기 linear portion으로 계산해내며즉 이 직선의 모든 부분의 segment와 일치하는 stress를 strain으로 나눔으로서 얻어진다. 모든 elastic modulus 값은 테스트 시편의 cross-section의 면적이 평균치를 사용하여 계산된다.(3) 실험 결과의 예a. Compressive strengthb. Tensile strengthc. Flexural strengthUTM 실험을 통해서 각 시편의 물성값을 수치로 얻을 수도 있지만, 단순히 각 시편

공학/기술| 2004.05.26| 4페이지| 1,000원| 조회(3,138)

강도, 응력, 인장, UTM

미리보기

닫기
[재료공학, 금속공학] TFT LCD에 대하여

TFT LCD는 LED(발광다이오드), PDP(플라즈마 표시판), EL(전계발광표시)등의 표시부품 중 LED와 함께 가장 널리 사용되고 있으며 전자손목시계를 비롯, 각종 문자, 도형표시는 물론 TV의 화면표시에까지 활용되고 있다. 액정셀의 구조는 끝이 봉해진 두장의 유리판 사이에 액정이 들어 있으며 유리판의 내면에는 각각 나타내고자 하는 상을 표시하기 위한 전극이 형성되어 있고, 이들 전극들은 외부단자에 전기적으로 접속되어 있다.왜 TFT LCD 인가?디스플레이에 요구되는 표시성능에는 높은 contrast비, 고휘도, 고해상도(대화면 표시용량), 계조표시성, 색표시성, 고속 응답성, 광시야각등이 있다. 단순 매트릭스(passive matrix)형으로도 화상 이나 문자, 도형 등의 정보를 표시할 수 있지만 단순매트릭스에서는 위의 특성들이 서로 trade-off(상충)관계에 있다. 즉 한가지 특성을 좋게 하면 다른 특성들이 나빠지는 관계를 갖게 되므로 전체적으로 고성능화하기에는 한계가 있다.가장 큰 약점으로는 cross-talk(신호 잡음)문제이다. 그러나 액티브 매트릭스는 각 화소에 스위치소자를 부가함으로써 표시성능을 향상시킬 수 있다.TFT LCD의 동작원리액정의 방향을 유도하기 위해 배향 처리된 면과 액정이 접촉하면 액정분자들이 배향막골과 평행하게 배열된다. 모든 액정 분자가 양쪽의 기판면 가까이에서는 평행하게 배열되어 있고 양쪽 기판은 서로 배열방위가 90도 비틀어져 있다.(이것을 twisted 분자배열이라 부른다.) 따라서 액정분자는 양기판 사이에서 배열방위가 연속적으로 90도 비틀어져 있게 되고 빛은 액정을 통해 분자들의 방향을 따라서 진행한다. 분자들이 90도 비틀어져 있으면 그림과 같이 빛도 90도 틀어져 통과한다.TFT를 이용하여 전압이나 외부에서 힘을 인가되면 액의 방향은 꼬임(90도 비틀어져 있는 상태)이 풀려서 한 방향으로 panel면에 수직하게 정렬되고 빛은 직진하게 된다.결국 입사한 빛을 통과시키느냐 마느냐는 액정의 꼬임과 풀림으로 결정하고 양쪽유리판에 편광판을 부착하여 액정을 통과한 빛을 다시 한 방향으로 모아주어 화소에 빛을 입사시켜 최종적으로 화면에 나타나게 된다.TFT LCD의 부품 및 재료기술1. 액정재료LC(liquid crystal) : 액정(liquid crystal)이란, 분자가 차지하는 위치와 분자 축 방향이 고체에서 볼 수 있는 것과 같은 (3차원 공간에서) 완전한 규칙성을 가지는 상태와 통상의 등방성 액체에서 볼 수 있는 것과 같은 불규칙한 상태와의 중간 상태를 가리키는 물질을 말한다. 물질의 이러한 상을 액정 또는 중간상(mesomorphic phase 또는 mesophase)이라고 한다LCD의 용도가 확대됨과 동시에 액정재료에의 요구는 더욱 다양화 되었다. LCD에 요구되는 액정특성으로서1) 넓은 동작온도 범위2) 고속응답3) 고대비비4) 저 전압구동5) 고전압 보지율6) 반응 시간 감소7) 넓은 시야각 특성8) 신뢰성등이 있다. 이들은 다른 요소와도 밀접이 관련이 있고 액정재료 본래의 물성에 깊게 관계하고 있다. 차량탑재용, 항공기용 등 옥외에서 사용되는 제품에는 넓은 네마틱 온도영역이 요구되는데, 적어도 30~80°C 가 요구된다. 또한 특수한 용도에는 더욱 넓은 온도 영역이 요구된다. 고속응답에는 액정의 점도와 관련된다. 영상표시등에서는 30~50ms를 실현하기 위해 적어도 20cps이하의 점도를 가진 액정재료가 필요하다. 최근, IPS, VA mode의 TFT-LCD가 개발되었기 때문에 이것에 대응하여 얻는 재료도 매우 중요하다. 고대비비화에는 탄성계수비 및 액정재료의 굴절율 이방성이 관여하고 있다.표시 모드 및 셀 갭에 대응한 Dn의 요구는 다양하고 기타 특성을 살리면서 여러 가지의 Dn대응을 하는 것이 필요하다. 또한, 저전압화에는 액정재료에 낮은 값의 전압 특성을 유지할 필요가 있다. 이것에 대응하기 위해 유전이방성(De)을 크게하면 일반적으로 비저항이 낮게 되는 경향이 있다. 한편 TFT-LCD에 있어서는 전압 보지율 향상을 위해 높은 비저항을 갖는 것이 요구된다.앞으로는, 액정 혼합 기술 뿐만 아니라 재료를 전자기능과 함께, 서로 모순되는 액체와 결정으로서의 성능을 잘 이용하고 그에 요구되는 여러가지 특성을 양립시키는 것이 필요하다.TFT-LCD용 액정화합물의 분자설계TFT-LCD용 액정화합물에 요구되는 가장 중요한 특성의 하나는 높은 전압보지율이다. 이것을 얻기위해서는 비저항을 크게하는 것이며, 구조적인 특성에서 보면 평균유전율이 작은재료 일수록 큰비저항값을 나타낸다. 최근의 개발경향의 특징은 불소계의 화합물 개발에 집중되어 있다. 불소계의 액정화합물은 상당히 저점성이며 또한 유전이방성이 작고 구동전압을 저하시키는 특성이 있다.액정화합물에 따른 온도와 VHR (voltage holding ratio)관계액정화합물의 극성과 비저항 관계2. Color filterTFT-LCD의 color 화면의 색의 구성은 backlight에서 나온 백색광이 액정 셀을 통과하면서 투과율이 조절되고 red, green, blue의 color filter(CF)를 투과해 나오는 빛의 혼색을 통하여 이루어 진다. CF 기판은 셀 사이의 빛을 차단하는 black matrix(BM), 색상을 구현하는 RGB pattern, 액정 셀에 전압을 인가하기 위한 공통전극(ITO)으로 구성되어 진다.BM은 일반적으로 CF 제작에서 가장 먼저 CrOx/Cr 등으로 각 화소의 경계부근에 설치되며, TFT 어레이의 화소 전극으로 조절이 되지 않는 부분의 액정을 통과해 나오는 빛을 차단하여 LCD의 콘트라스트를 향상시키는 역할을 한다. 예를 들면, bottom gate 구조 TFT의 경우, TFT channel 부위는 gate 전극과 CF의 BM에 의해 광차폐가 이루어 지는 구조로 되어 있다. BM의 재질로는 optical density가 3.5이상의 Cr등의 금속 박막이나 carbon계열의 유기 재료가 주로 사용된다. 유기 재료를 사용하는 경우 BM-on-TFT 어레이 구조가 가능하여 고개구율 화소 설계가 가능하다.CF는 RGB 컬러 필터 형성에 사용되는 재료에 따라 안료(pigment) 방식과 염료(dye) 방식이 있으며, 제작 방법에 따라 염색법, 분산법, 전착법, 인쇄법 등으로 분류할 수 있다. 현재 TFT-LCD 의 CF제조에 가장 많이 사용되는 방법은 안료 분산법이다.3. 실장기술 (Packaging Technology for LCD Driver) 및 Driving ICLCD구동을 위한 Dirver IC를 LCD panel과 연결시키는 기술에는, COB(Chip On Board), TAB(Tape Automated Bonding), COG(Chip On Glass)등이 있다. Segment 방식의 LCD 또는 낮은 해상도의 panel의 경우에 있어서는, lead의 수가 적기 때문에 드라이버 IC가 PCB(PrintedCircuit Board)위에 있고, board의 lead를 panel과 HSC(Heat Seal Connector) 또는 elastomeric connector로 연결하는 것이 용이했다. 그러나, LCD panel 이 고해상도화 되면서, 엄청난 수의 lead를 갖는 driver IC를 board에 장착하기가 용이하지 않게 되었다. TAB은 driver IC를 carrier tape 위에 장착함으로써 이 문제를 해결한 방법이다.현재 노트북 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 TFT-LCD는, 일반적으로 비정질 실리콘으로 제작된 pixel array에 single crystal silicon으로 제작된 구동 LSI 를 TAB등의 방법으로 연결하여 구동한다. 그러나, 이와 같은 방식은 SXGA(1280x1024x3)와 같은 고해상도의 display를 구현함에 있어서 pixel array와 구동 LSI의 연결에 최소한 1280x1024x3 (R,G,B)개의 lead 가 필요함을 의미한다. 이는 제조공정상의 어려움을 가져올 뿐만 아니라, TFT-LCD의 reliability를 떨어뜨리고, 수율을 저하시킨다. 또한 구동 LSI의 가격이 높기 때문에, 전체적으로 TFT-LCD 가격의 상승 요인이 된다. 이에 비해 poly-Si TFT-LCD의 경우 pixel과 구동회로를 동일기한 상에서 모두 다결정 실리콘으로 제작함으로써 구동회로가 직접된 TFT-LCD를 제작할 수 있고, 따라서 a-Si TFT-LCD와 같이 pixel array와 구동회로를 연결하는 별도의 과정이 불필요하다.현재 노트북용 TFT-LCD 제작에 사용된 TAB방식의 모식도4. 백라이트(Backlight)PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 등 과는 달리 LCD에 의한 표시는 그 자체가 비발광성(수광소자)이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보표시면을 균일하게 면조사하는 backlight가 개발되었다.LCD용 Backlight에 요구되는 성능은 표시면 전체의 휘도가 균일해야 하며 액정 Panel의 투과율이 10%미만인 것을 고려하여 충분한 휘도가 유지되어야한다. 휴대용 LCD에서는 두께는 얇고 무게가 가벼워야 하며 저전력화가 되어야 한다. Backlight Unit는 광원으로 사용되는 냉음극선관은 열음극선관 형태의 형광 Lamp, 도광판, Prism Sheet, 확산판, 반사판 등의 부품으로 구성된다. LCD용에서는 Red, Freen, Blue의 형광체를 혼합한 백색계의 3파장 Type이 사용되고 있다. 도광판(Light Guide Plate)은 아크릴판의 측면으로부터 빛을 도입하여 이 빛이 아크릴판 속으로 진행하면서 반사판에 의해 Panel의 전면으로 빛이 나오게 만든다. 반사판은 Dot 형태를 한 Gradation Pattern으로 Lamp에서 가까운 부분은 작게, 먼 부분은 크게 도포하여 반사량을 조절하여 Backlight 면 전체가 균일한 휘도 분포를 갖게 만든다.

공학/기술| 2004.05.26| 7페이지| 1,000원| 조회(893)

LCD, 디스플레이, TFT, display, TFT LCD

미리보기

닫기
[재료공학] Liquid Metal의 활용방안에 대하여

iquid Metal의 활용방안에 대하여Liquid Metal, 영어 그대로 해석하자면 액체금속이라는 뜻이다. 이 말을 처음 들어본 사람이라면 영화 터미네이터2의 T1000같은 형태가 변하는 금속으로 생각할지도 모른다. 나도 이 수업을 통해 처음 접하게 된 단어로 매우 생소했다. 그렇지만 첫 수업에서 보여주신 골프공을 통한 Liquid Metal의 탄성계수의 우수성을 보고 큰 호기심이 생겼다. 그리고 티타늄합금보다도 강도가 높다는 말을 듣고 정말 21세기 꿈의 신소재라는 말이 생각났다. 물론 아직 연구중이긴 하지만 부산에 Liquid Metal 연구소가 생기고 많은 연구가 이루어지면 실생활에서 이 신소재를 쉽게 접할 날이 올 것이라고 생각된다.활용방안에 대해 말하기 전에 먼저, Liquid Metal의 특성을 알아보자.Liquid Metal은 crystallization되어있는 금속을 quenching시켜 amorphous structure로 만든 것으로? High Yield Strength? High Hardness? Superior Strength/Weight Ratio? Superior Elastic Limit? High Corrosion Resistance? High Wear-Resistance? Unique Acoustical Properties의 성질을 갖는다.쉽게 말하자면, 지금까지 고강도 재료로 쓰이는 티타늄합금이라던가 스테인리스 스틸보다 더 강한 강도와 경도를 가지고 있고, 좋은 늘어나는 성질과 부식에 강하고 오래 견디는 성질을 가지고 있다.이제 Liquid Metal의 단점을 살펴보면1. Price - 제조공정상에서 온도를 급속히 떨어뜨려 만들어지므로 고가일 수밖에 없다.고가이기 때문에 그만큼 사용되는 폭도 좁아질 수밖에 없다. 현재 기존제품의 20배의 가격이 선정돼 있지만 그 가격을 떨어뜨릴 수만 있다면 보다 많은 곳에 사용할 수 있을것이다.2. 공정방법이 한정되어 있다. 현재 사용가능한 방법이 Die-Casting으로 알고 있는데 이 방법으로는 복잡한 형태의 제품을 만들어 낼수 없다.이 밖에도 1000℃가 넘는 고열에 약하다는 약점 있다.이는 연구를 통해 좀더 나아지리라 생각된다.Liquid Metal의 활용방안에 대해 생각해보기전에 우선 현재 사용되고 있는 경우를 살펴보자. 먼저 Industrial coating이 있다. 산업 장비에 Liquid Metal로 코팅을 하여 높은 강도와 부식에 대한 강도, 거친 환경에 대해 견디는 성질 등을 강화시킬 수 있다. 두 번째로 이미 미국에서는 사용중이라고 하는 국방산업의 이용을 들 수 있다. 강도를 고려한 Armor라던가 전파가 통하지 않는 성질이 이용되고 있다. 또, 스포츠 산업과 고급시계 같은 악세사리 등등에 사용되고 있다.그 외에 Liquid Metal의 활용방안에 대해 많이 생각해봤다. 아무래도 대학생이라 산업체에서 사용되는 장비나 기구등에 대해서는 알 수 없어서 실생활에서 활용방안을 생각해보았다.Liquid Metal의 장점인 탄성력을 이용한 활용방안은 골프채를 제외하곤 아직까지 생각나는 것이 없다. 일반적으로 탄성력을 이용하는 기구는 없는 것 같다. 아마도 탄성력이 있어 야구헬멧이라던가 군용 하이바 같은 안전용 도구로서 부접합할 것 같다. 탄성력이 있다면 그만큼의 반작용도 있으니 충격흡수가 안될 것이다.또 하나의 장점인 티타늄합금보다 2～3배 이상 강한 강도를 들 수 있다. 가격도 티타늄합금보다 싸다고 하니 티타늄이 활용되는 모든 부분을 대체할 수 있을 것이다. 강도를 이용한 처음 생각할 수 있었던 건 개인용 금고이다. 개인용 금고를 보면 강도를 위해 상당히 두껍게 제작되어있다. Liquid Metal을 사용한다면 보다 얇게 만들 수 있지 않을까한다. 은행의 금고도 마찬가지로 사용가능 할 것 같다. 또, Liquid Metal을 사용하여 큰 다리의 구조체로 사용이 가능하지 않을까한다. 전에 한강다리의 부식문제가 크게 대두된 적이 있다. 부식에 강하고 강도도 좋은 Liquid Metal이 사용된다면 더 튼튼하고 오래가고 안전할 것이다. 현수교의 케이블의 경우 인장력이 중요하므로 Liquid Metal도 사용가능할 것 같다. 가능하다면 세상최장의 현수교를 만들 수 있지 않을까 한다.

공학/기술| 2004.05.26| 3페이지| 1,000원| 조회(695)

liguid, 메탈, Metal, 리퀴드, Liquid Metal

미리보기

닫기
[재료공학] Sol Gel 평가A좋아요

Sol-Gel졸-겔 반응(sol-gel reaction)은 지난 수년간 유리와 세라믹 분야에서 상당한 평가를 얻게 된 방법이다. 이 화학적인 과정은 실리콘이나 금속 알콕사이드 단위 전구체(monomer precursor)로부터 다양한 종류의 무기질 망상 조직(network)을 만드는 것이다. 이 방법은 1800년대 후반에 처음 발견되어 1930년대부터 활발히 연구되었으나 1970년대에 들어 단일 무기물로 구성된 겔을 만들어 높은 온도에서의 용융과정이 없이 저온에서 유리로 변환시킬 수 있게 되자 새로운 관심을 끌게 되었다. 이 과정을 이용하면 고온에서 용융과정을 거쳐 무기질 유리를 만드는 전통적인 방법과는 달리 상온에서 경도와 투명도, 화학적 안정도, 조절된 기공, 열전도도 등 좋은 성질의 균질한 무기질 산화물질을 만들 수 있다. 유리나 세라믹을 만드는 이러한 졸-겔 과정을 응용하여 겔 상태에서 다양한 모양으로 성형함으로써 단일 암체(monolith)나 박막, 섬유, 단일 크기의 분말 등을 얻을 수 있는 특수한 방법들이 개발되었다. 이 방법을 응용하면 광학재료, 보호막과 다공질막, 광학 코팅, 창 절연재(window insulator), 유전체 및 전자재료 코팅, 고온 초전도체, 보강섬유, 충진재, 촉매 등을 만들 수 있다. 졸-겔 과정과 응용에 대한 전반적인 내용은 다음 도식을 통해 개괄할 수 있다.졸-겔 과정(sol-gel process)은 이름이 의미하는 것처럼 콜로이드부유상태(졸:sol)를 만들고, 이 졸의 젤화 과정을 통해 액체상의 망상조직(겔:gel)으로 변화시켜 무기질 망상조직을 만드는 과정을 말한다. 이 콜로이드를 합성하기 위한 전구체는 금속이나 준금속 원소들이 다양한 반응성 배위체(reactive ligands)로 둘러쌓인 물질로 구성되어 있다. 금속 알콕사이드들이 가장 많이 사용되는데, 이는 이들 물질들이 물과 쉽게 반응하기 때문이다. 가장 널리 이용되었던 금속 알콕사이드는 알콕시실래인, 즉 tetramethoxysilane (TMOS)와 tetraethoxysilane (TEOS) 이다. 그러나 최근에는 고온초전도체나 강유전체 물질의 합성을 위해 다양한 종류의 금속 알콕사이드들이 졸-겔 과정에 많이 이용된다. 이 경우에는 물질의 화학량론(stoichiometry)을 맞추기 위해 2종류 이상의 금속 알콕사이드들을 혼합하여 반응시킨 졸을 만들게 된다.▲ 졸겔법의 분류 및 공정1. 알콕사이드 졸겔법* 직경이 3 ~ 4nm인 일차입자들이 겔 망목을 형성한다.* 입자들이 사슬로 뭉쳐지면서 겔 소지를 단단하게 한다.* 겔이 건조되면서 수축한다.* 수축이 더 진행되면서 소결중에 기공이 닫힌다.* 최종적으로 기공이 제거된 소자2. 콜로이드 졸겔법* 평균 직경이 50 ~ 500nm의 균일한 콜로이드 입자로 된 졸* 성형한 건조 스지에 조밀하게 충진된 입자들* 기공의 크기가 점차 감소하지만 기공은 완전히 제거되지 않으면서 소지의 점진적인 소 결과 수축의 진행* 최종적으로 기공이 제거된 소지일반적으로 알콕사이드 졸겔법의 출발물질로 사용되는 알콕사이드로부터 제조되는 중합겔(polymeric gel)은 공유결합에 의해 연결되므로 기계적 힘에 의해 재분산이 되지 않는 비가역적이고 영구적인 겔로서 화학적 겔로 볼수 있다. 반면에 콜로이드 졸겔법에서 반데르 발스힘에 힘에 의해 형성되는 입자겔(particular gel)은 분산이 가역적이므로 물리적 겔이다.졸의 제조에 있어서 알콕사이드를 출발물질로 할 경우 다음 3가지의 일반적인 반응을 거친다.그림 1. 졸-겔 과정의 일반적인 3가지 반응.이들 반응에 의해 형성된 졸 입자들은 중축합(polycondensation)에 의해 올리고머(oligomer)로 성장하게 된다. 이때 알콕사이드 금속원자의 반응기(functionality)의 수(f)에 따라 선형 사슬이나 원형 또는 f > 2 인 경우 3차원의 프랙탈 구조를 지니게 된다.프랙탈 구조는 퍼콜레이션 이론(percolation) 의 연구에 직접적인 관련이 있으므로 중요하다. 이러한 구조들은 계속되는 공정인 겔화, 겔의 숙성(aging), 건조 및 소결에 영향을 주게 된다.[졸겔법에 사용되는 출발금속 화합물의 종류]화합물예특징금속 유기 화합물금속알콕사이드Tetra ethyl ortho-silicate : Si(OC2H5)4Aluminum sec-butoxide : Al(OC4CH9)3졸겔법에 최적금속아세틸아세테이트Indium acetylacetonate알콕사이드 대신금속유기산염초산납, 스테아린산 이트륨:Y(C17H15COO)3알콕사이드 대신금속 무기 화합물질산염질산 이트륨, 질산니켈저렴한 가격옥시화합물옥시 염화지르코늄, 옥시염화알루미늄염화물사염화티탄산화물산화물미립자실리카 졸, 알루미나 졸졸겔법의 원료로 쓰이는 금속 알콕사이드의 경우 단일 금속 알콕사이드와 여러 가지 알콕시기를 가진 것, 또한 이중금속 알콕시기를 가진 것도 있다. 그 예를 몇가지 들면 다음과 같다..▲ 단일금속 알콕사이드 : LiOCH3(고체),NaOCH3(고체),Si(OC2H5)4(액체),Ge(OC2H5)4(액체)▲ 여러가지 알콕시기를 가진 예 : Ti(OCH3)4(고체),Ti(OC2H5)4(액체),Ti(i-OC2H5)4(액체)▲ 이중금속 알콕사이드 : La[Al(iso-OC3H7)4]3 ......졸겔 변수 중에도 산 및 염기의 사용으로 비교적 쉽게 조절이 가능한 pH는 가수분해와 중합 반응속도에 결정적인 영향을 미칠 수 있으므로 졸-겔 용액의 pH에 따라 젤이 기공 구조 변화가 예상된다. 그러나 이러한 분야에서의 연구는 현재까지 거의 대부분 실리카 졸-겔 반응에 대해서만 국한되어 있고 일반적인 체계적 연구는 매우 부족한 실정이다.졸-겔 공정에서 전이금속 알콕사이드는 매우 반응성이 높으므로 일반적으로 산을 이용하여 변형시킴으로써 침전을 방지하고 균일한 젤을 합성하게 된다. 질산을 이용하여 졸-겔반응의 속도를 조절하는데 있어 전이금속의 종류에 따라 반응성이 다르므로 젤을 얻기 위하여 필요한 산의 양도 다르게 나타났다. 보통 산의 양이 너무 적은 경우 침전 생성이 불가피하고 산의 양을 적절하게 조절하면 고분자형의 투명한 젤이 형성되며 너무 많은 경우에도 고점도 액체와 유사한 형태의 젤이 형성된다. 고분자형 투명한 균일 젤을 형성하기 위한 질산의 양은 밑의 표 1에 보인 바와 같이 Ti > Nb > Zr 의 순으로 나타났는데 이는 각 전이금속 양이온의 partial positive charge 와 밀접한 관계가 있다. 이러한 고분자형 젤의 형성은 고표면적 에어로젤을 얻기 위하여 매우 중요한데 이는 이 조건에서 형성된 젤이라야만 건조나 열처리 시에도 가장 높은 구조적 안정성을 보이기 때문이다.. 그림1에 나타낸 바와 같이 고분자형 젤을 초임계 건조한 에어로젤은 mesopore영역에 잘 발달 된 기공 분포를 지니고 있고 열처리 시에도 큰 구조적인 변화는 찾아볼수 없으며 반면에 일반 건조한 Xerogel은 microporous하며 열처리에 따른 구조적인 파괴가 불가피함을 알 수 있다.이처럼 졸-겔 용액의 pH는 크게는 고분자형 젤을 얻는데 결정적인 역할을 하는 변수이지만 이러한 영역에서도 사용한 산의 양에 따라 에어로젤 기공 크기가 변화하는 것을 알수 있었다. 즉 산의 양이 증가할수록 기공 크기 분포 곡선이 전반적인 모양에는 큰 변화 없이 기공 크기가 작은 방향으로 변화하였다. 이러한 현상은 산성에서 가수분해가 중합보다 크게 작용하야 선형이나 가교도가 낮은 고분자형의 젤이 형성되고 염기성에서는 상대적으로 중합 반응이 지배하여 가교도가 높은 콜로이드형 젤이 형성되는 이미 잘 알려진 실리콘 알콕사이드의 졸-겔 화학으로부터 설명할 수 있다.전이금속 알콕사이드의 졸-겔 공정에서도 이와 유사한 현상으로 인하여 pH가 증가할수록 젤의 가교도가 높아 상대적으로 젤을 구성한 입자의 크기가 증가하므로 에어로젤의 기공 크기가 증가하게 된다. 결과적으로 그림 2에 나타낸 바와 같이 투명한 고분자형의 젤을 형성하는 조건에서 산의 양을 조절함으로써 전이금속 산화물 에어로젤이 표면적은 큰 변화없이 기공 크기만을 변화시킬수 있었다. 다만 그림2의 점선으로 표시된 부분에서 보듯이 사용한 산의 양이 너무 많아 젤의 안정성이 떨어져 불투명한 젤이 형성된 경우에는 침전 형성으로 인하여 산의 양 증가에 따라 오히려 기공 크기가 증가하는 것으로 나타났다.결과적으로 졸-겔 공정의 pH를 변화시킴으로써 가수분해와 중합 반응의 상대적인 속도에 차이를 주어 기공 구조 특성을 변화시킬수 있었다. 일반적으로 고표면적의 에어로젤을 얻기 위하여 고분자형의 투명젤을 생성시킬 수 있도록 pH를 적절하게 조절하여야 하며 이러한 영역에서도 pH가 높아질수록 중합에 의한 젤의 가교도가 높아져 에어로젤의 기공 크기가 증가하는 것으로 나타났다.

공학/기술| 2004.05.26| 6페이지| 1,000원| 조회(1,603)

재료공학, 졸겔, sol gel, SOL-GEL

미리보기

닫기