초록 ▼

연구의 목적 및 내용
복잡유체의 역학거동은 그 미시구조적 특성에 기인하는 다양한 특성을 갖고 있다. 이러한 특성들은 유동하에서 발현되는 경우가 많으나, 현재까지 이를 정량적으로 분석할 수 있는 방법이 마련되어 있지 않다. 해당연구에서는 유체의 구조적 특성을 유변물성으로 연결할 수 있는 방법을 찾고자 하였다. 우선 LAOS 하에서 측정되는 비선형 점탄성 데이터의 체계적인 분석법에 초점을 두고 연구를 진행하였다. 뿐만 아니라 물질을 이루는 내부구조와 유변물성의 관계에 대한 기초연구를 위하여 선형점탄성 거동에 대한 연구와 모델링에

연구의 목적 및 내용
복잡유체의 역학거동은 그 미시구조적 특성에 기인하는 다양한 특성을 갖고 있다. 이러한 특성들은 유동하에서 발현되는 경우가 많으나, 현재까지 이를 정량적으로 분석할 수 있는 방법이 마련되어 있지 않다. 해당연구에서는 유체의 구조적 특성을 유변물성으로 연결할 수 있는 방법을 찾고자 하였다. 우선 LAOS 하에서 측정되는 비선형 점탄성 데이터의 체계적인 분석법에 초점을 두고 연구를 진행하였다. 뿐만 아니라 물질을 이루는 내부구조와 유변물성의 관계에 대한 기초연구를 위하여 선형점탄성 거동에 대한 연구와 모델링에 대한 연구를 병행하였다.
연구결과
산업체에서 흔히 사용되는 복잡유체는 내부 구조들의 완화거동에 의해서 복잡한 유변거동을 보이게 된다. 본 연구에서는 물질의 유변학적 거동과 내부구조의 관계를 찾고자 하였다. LAOS하에서 측정되는 비선형 점탄성 거동을 분석할 수 있는 scaling relation을 개발하였다. 비선형 점탄성 변수들을 선형 영역에서의 변수로 정규화 함으로써 새로운 무차원 변수를 제안하였다. 이는 분자량, 시료의 농도, 측정 주파수 및 변형률 크기에 무관하게 하나의 curve로의 중첩을 가능하게 한다. 이러한 scaling relation의 타당성을 확인하기위하여 다양한 고분자 system에 적용하였으며 shear thinning 현상을 보이는 계의 경우비슷한 경향을 확인할 수 있었다. 또한 비선형 점탄성 거동을 기술하는 모델을 통한 전산모사 데이터를 이용하여 relation의 universality를 확인할 수 있었다. 연구 목표에 부합하는 기초연구를 위해 선형점탄성 거동에 대한 분석 알고리즘 개발 및 탄성요인을 갖는 점성유체의 모델링을 함께 진행하였다.
연구결과의 활용계획
잘 제어된 내부구조를 갖는 계에 대해서 scaling relation을 적용하고, 이 때 중첩거동에 따라 결정되는 비선형 점탄성 parameter에 대한 연구가 필요하다. 특히 c-plot을 이용하면 물질의 내부구조에 의해 발현되는 비선형성의 탄성요인과 점성요인의 비율을 통해 물질의 비선형 거동특성을 설명할 수 있을 것이라 기대한다.
그 외의 현재 진행단계에 있는 비선형 점탄성, 선형점탄성 및 모델링에 대한 연구를 통해 각 분야 기초연구의 틀을 마련할 수 있을 것이라 생각한다.

Abstract ▼

Purpose & contents
Rheological properties of complex fluids are deeply related with their strcutures. It is hard to identify the structural effects on rheological properties by conventional methods. We developed various methods to find relations between rheological properties and microstructures.

Purpose & contents
Rheological properties of complex fluids are deeply related with their strcutures. It is hard to identify the structural effects on rheological properties by conventional methods. We developed various methods to find relations between rheological properties and microstructures. The contents of this research consist of both linear and non-linear viscoelastic measurements, development of algorithms for data processing and comparison of model calculation with experimental data.
Result
Since rheological data obtained from nonlinear tests depend on several variables, it is necessary to find a method to reduce the complexity. We developed a scaling method to combining shear amplitude with frequency, so-called strain-frequency superposition. We have found that the scaling is semi-universal: applicable to various polymer solutions irrespective of molecular weights and concentration. Since the nonlinear scaling uses linear viscoelastic data, we needed effective algorithm to extract informations from the raw data: relaxation time spectrum and time-temperature superposition. To explain why the newly developed scaling rule is effective, we did numerical calculations over various models and compared them with experimental data.
Expected Contribution
The results are expected to be applicable to characterization of topological structure of polymer chains which cannot be detected by conventional instrumental analysis such as GPC, IR and NMR. Newly developed algorithms for linear viscoelastic data can be used in industrial field in order to characterize materials and obtain basic data for processing conditions. They are also expected to be used in estimation of reliablility test of parts made of polymers in electronic industries: an example is reliability test of light guide pannel of LCD.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서(평가용) ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 52
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 53
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 53
• 8. 참고문헌 ... 53
• 9. 연구성과 ... 54
• 10. 기타사항 ... 62
• [별첨1] 대표연구성과 ... 63
• 자체평가 의견서 ... 67