나노허니컴 구조물의 영률, 굽힘 탄성 계수. 공칭파괴강도를 구하였다. 양극산화 알루미늄은 잘 정렬된 나노허니컴 구조물의 일종으로서 공정이 간단하고, 높은 종횡비, 자가 정렬된 기공구조를 가지고 있고, 기공의 크기를 조절할 수 있다. 원자현미경으로 외팔보굽힘 시험을 수행하였고 나노-UTM을 이용한 3점 굽힘 실험결과와 비교하였다. 또한 나노-UTM으로 인장시험을 수행하였다. 나노허니컴 구조물의 한쪽 면은 막혀 있어서, 일반적인 샌드위치 구조물의 면재에 비유될 수 있다. 하지만 이러한 막힌 면은 굽힘 강도 증가에 영향을 끼치지 못하고 균열선단으로 작용한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구로 나노허니컴 구조물을 설계하는데 기초적인 물성을 제공하고자 한다.
나노허니컴 구조물의 영률, 굽힘 탄성 계수. 공칭파괴강도를 구하였다. 양극산화 알루미늄은 잘 정렬된 나노허니컴 구조물의 일종으로서 공정이 간단하고, 높은 종횡비, 자가 정렬된 기공구조를 가지고 있고, 기공의 크기를 조절할 수 있다. 원자현미경으로 외팔보 굽힘 시험을 수행하였고 나노-UTM을 이용한 3점 굽힘 실험결과와 비교하였다. 또한 나노-UTM으로 인장시험을 수행하였다. 나노허니컴 구조물의 한쪽 면은 막혀 있어서, 일반적인 샌드위치 구조물의 면재에 비유될 수 있다. 하지만 이러한 막힌 면은 굽힘 강도 증가에 영향을 끼치지 못하고 균열선단으로 작용한다는 것을 알 수 있었다. 본 연구로 나노허니컴 구조물을 설계하는데 기초적인 물성을 제공하고자 한다.
We measured mechanical properties, including Young's modulus, effective bending modulus and nominal fracture strength of nanohoneycomb structures using an Atomic Force Microscope(AFM) and a Nano-Universal Testing Machine(UTM). Anodic aluminum oxide(AAO) films are well suited as nanohoneycomb structu...
We measured mechanical properties, including Young's modulus, effective bending modulus and nominal fracture strength of nanohoneycomb structures using an Atomic Force Microscope(AFM) and a Nano-Universal Testing Machine(UTM). Anodic aluminum oxide(AAO) films are well suited as nanohoneycomb structures because of the simple fabrication process, high aspect ratio, self-ordered hexagonal pore structure, and simple control of pore dimensions. Bending tests were carried out for cantilever structures by pressing AFM tips, and the results were compared with three-point bending tests and tensile tests using a Nano-UTM. One side of the AAO films is clogged by harrier layers, and looks like a face material of conventional sandwich structures. Analysis of this layer showed that it did not influence the bending rigidity, and was just a crack tip. The present results can act as a design guideline in applications of nanohoneycomb structures.
We measured mechanical properties, including Young's modulus, effective bending modulus and nominal fracture strength of nanohoneycomb structures using an Atomic Force Microscope(AFM) and a Nano-Universal Testing Machine(UTM). Anodic aluminum oxide(AAO) films are well suited as nanohoneycomb structures because of the simple fabrication process, high aspect ratio, self-ordered hexagonal pore structure, and simple control of pore dimensions. Bending tests were carried out for cantilever structures by pressing AFM tips, and the results were compared with three-point bending tests and tensile tests using a Nano-UTM. One side of the AAO films is clogged by harrier layers, and looks like a face material of conventional sandwich structures. Analysis of this layer showed that it did not influence the bending rigidity, and was just a crack tip. The present results can act as a design guideline in applications of nanohoneycomb structures.
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문제 정의
하지만 취성이 매우 강한 시편의 경우 시편을 고정하는 과정에서 발생하는 매우 작은 하중에 의해서 의도하지 않은 파괴가 많이 발생한다. 따라서 본 연구에서 사용하는 시편으로 인장하중을 측정하기 위한 방법을 고안하였다. Fig.
가설 설정
입자 영역 내에서는 Fig. 4(b)와 같이 직교 이방성의 형태를 띠고 장섬유들이 1방향으로 배열된 구조와 흡사하다. 따라서 평면 방향으로 하중을 받는 경우 1방향으로 하중이 작용할 때의 영률이 제일 크고, 2방향으로 작용할 때는 영률이 제일 작다.
만약 나노허 니컴 기공의 1방향 또는 2방향 각각 시 편의 빔 방향에 대해 모두 일치한다고 가정하여 시편의 영률을 구할 수 있다. 우선 나노 허니컴을 구성하고 있는 알루미나의 영률 耳侦”咛心를 설정하고 Fig.
열린 층 및 막힌 층의 굽힘 강성 증가 효과는 매우 미미하기 때문에, 굽힘 탄성계수는 빔 방향으로의 기공 층의 영률과 같다고 가정할 수 있다. 하지만 막힌 층의 형상으로 인해서 막힌 층에서 균열이 발생한다.
제안 방법
0시 0 七 l* .OxlO 5, 5.0x10'5, 1.0x10%의 인장률 변형 속도에서 인장시험을 수행하였으며, 변형 속도에 따른 물성의 차이는 존재하지 않았다. 20개의 시험 결과를 비교하였으며, 영률의 평균값은 40 GPa이고, 인장하중을 단순한 직사각형 단면적 (58x42 gm2) 으로 나눈 공칭 파괴 강도(nominal fracture strength)의 평균은 150 MPa이었다.
10에 원자 현미경을 사용한 외팔보 굽힘 시험 방법을 나타내었다. PZT 스캐너가 2방향으로 이동하면서 광 감지 장치가 원자현미경 외팔보의 수직 방향 변위 丸를 측정한다. 나노 허니컴 빔의 변형량 花는 & - 每가 된다.
이러한 구조물을 제작하려면 기본적으로 나노 허니컴 구조물의 기계적 물성들을 파악해야 한다. 그러한 연구의 일부분으로 본 논문에서는 나노 UTM, 원자 현미경을 이용해 나노 허니컴 구조물의 인장 및 굽힘 물성을 측정, 분석하고 일부 기본적인 물성을 구하였다.
나노 UTM을 사용하여 나노허 니컴 구조물의 인장 및 굽힘 거동을 살펴보았으며, 원자 현미경을 통하여 굽힘 거동을 살펴보았다.
기존 샌드위치 구조물에서 면재는 굽힘 강성을 증가시킨다. 나노 구조물에서도 막힌 층이 이와 같은 역할을 하는지 분석하였다.
인장시험 결과 나노허니컴의 빔 방향 영률의 평균값은 40 GPa 이었다. 나노허 니컴의 각각의 셀 (Fig. 5참조) 어I 인장 유한요소해석을 수행하여 실제 구조물의 인장 거동을 분석할 수 있다. 이를 나노 허니컴 구조물의 인장시험결과와 비교하면, 나노허니컴을 구성하는 알루미나의 영률을 추정할 수 있다.
매우 취성 이 강한 나노허 니컴 구조물의 인장시 험을 하기 위한 새로운 고정방법을 제시하여 시험을 성공적으로 수행하였으며, 이러한 방법을 통하여 다른 취성이 강한 구조물도 시험을 할 수 있다. 인장변형률 속도는 영률이나 공칭 파괴강도에 영향을 끼치지 않았다.
75 mm이며, 하중 제어 방식을 사용하였다. 예비 시험에서 0J ~ 10 mN/s 사이의 하중속도에서 하중 속도에 따른 측정 물성의 차이는 미미하였기 때문에, 본 시험은 0.5 mN/s의 하중 속도에 대해서만 수행하였다. 막힌 층이 위, 아래 있을 경우 각각 구별하여 시험을 수행하였다.
14에 각 탄성계수를 비교한 결과를 나타내었다. 원자 현미경과 나노-UTM을 이용한 굽힘 시험의 굽힘 탄성계수, 인장시험 결과에서 계산한 영률을 비교하였다. 굽힘 시험의 경우, 막힌 층이 윗부분에 있는 경우와 아래 부분에 있는 경우의 실험 결과의 차이가 없기 때문에 모두 합쳐서 나타내었다.
정리하였다. 하중 제어 방식으로 시험을 수행하였다. 굽힘 탄성계수의 분포는 막힌 층의 위치의 영향을 크게 받지 않았으나 막힌 층이 위에 위치할 경우의 파괴하중이 아래 위치할 경우보다 높았다.
대상 데이터
본연구에서는 사용된 원자 현미경 외팔보는 세이코사에서 제작되었고, 굽힘 탄성계수는 45 N/m이다. 또한 다이아몬드가 코팅되었다.
8(e)와 같이 아래 부분을 아래쪽 금속판에 접착시킨다. 시편의 길이는 10 ~ 11 mtn이고, 폭은 58 gm, 두께는 42 jjm이었다.
또한 다이아몬드가 코팅되었다. 측정에 사용된 나노 허니컴 시편의 길이는 1.5 mm, 두께는 40 gm, 폭은 각각 41, 52, 72.5, 93 μ이 이다.
이론/모형
굽힘 거동 시 발생하는 현상을 간단히 분석하기 위해서, 인장 및 굽힘에 대해서 같은 거동을 보이는 단순 동등 모델 (Equivalent simple model)을 사용한다. Fig.
성능/효과
0x10%의 인장률 변형 속도에서 인장시험을 수행하였으며, 변형 속도에 따른 물성의 차이는 존재하지 않았다. 20개의 시험 결과를 비교하였으며, 영률의 평균값은 40 GPa이고, 인장하중을 단순한 직사각형 단면적 (58x42 gm2) 으로 나눈 공칭 파괴 강도(nominal fracture strength)의 평균은 150 MPa이었다.
굽힘 시험의 경우, 막힌 층이 윗부분에 있는 경우와 아래 부분에 있는 경우의 실험 결과의 차이가 없기 때문에 모두 합쳐서 나타내었다. 인장 및 굽힘 시험 결과로 얻은 탄성계수의 차이는 별로 없으나, AFM 을 이용한 실험 결과는 다른 실험 결과에 비해 작게 나왔다.
인장시험 결과 나노허니컴의 빔 방향 영률의 평균값은 40 GPa 이었다. 나노허 니컴의 각각의 셀 (Fig.
참고문헌 (16)
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