초록 ▼

탄소나노튜브 및 그래핀과 같은 하이브리드 탄소나노재료는 우수한 특성으로 인하여 차세대 복합재료와 나노전자기계시스템 등에 광범위하게 사용될 수 있는 것으로 제안되고 있다. 이러한 나노 스케일 하이브리드 탄소나노재료의 신뢰성 평가와 설계를 실험적 방법으로 수행하기에는 나노 스케일의 특성상 많은 제약이 따르게 된다. 따라서 원자론적 분자동역학 방법을 포함하는 멀티스케일 전사모사 같은 이론적인 방법은 나노 스케일 하이브리드 탄소나노재료의 거동을 효과적이고 명확하게 규명할 수 있도록 하는 도구이다. 특히, 컴퓨터의 성능향상과 함께 이러한 전

탄소나노튜브 및 그래핀과 같은 하이브리드 탄소나노재료는 우수한 특성으로 인하여 차세대 복합재료와 나노전자기계시스템 등에 광범위하게 사용될 수 있는 것으로 제안되고 있다. 이러한 나노 스케일 하이브리드 탄소나노재료의 신뢰성 평가와 설계를 실험적 방법으로 수행하기에는 나노 스케일의 특성상 많은 제약이 따르게 된다. 따라서 원자론적 분자동역학 방법을 포함하는 멀티스케일 전사모사 같은 이론적인 방법은 나노 스케일 하이브리드 탄소나노재료의 거동을 효과적이고 명확하게 규명할 수 있도록 하는 도구이다. 특히, 컴퓨터의 성능향상과 함께 이러한 전산모사 방법은 하이브리드 탄소나노재료의 설계를 위하여 보다 더 많은 역할이 기대되고 있다.

본 연구에서는 하이브리드 탄소나노재료를 설계하기 위해서 원자론적 분자동역학 전산모사와 원자론적 방법에 근거한 멀티스케일 전산모사 기술을 개발하였으며, 개발된 전산모사 기술을 이용하여 탄소나노튜브, 그래핀, 이종재료와 결합된 탄소나노재료와 나노복합재료 등과 같은 다양한 하이브리드 탄소나노재료의 새로운 거동을 규명하였다. 특히, 온도, 하중조건 및 이종재료의 변화와 같은 다양한 조건에서 하이브리드 탄소나노재료의 거동을 해석하여 그동안 알려지지 않은 새롭고 독특한 특성을 규명하였다. 주요 연구결과는 5편의 SCI 해외학술지에 게재되었으며, 또한, 여러 편의 논문을 SCI 해외학술지에 투고하기 위하여 준비 중에 있으므로 향후 보다 우수한 논문을 추가적으로 게재할 수 있을 것으로 기대된다. 5편의 SCI 해외학술지에 게재된 연구 성과는 하중조건과 결합된 이종재료의 변화에 따라 하이브리드 탄소나노튜브의 역학적인 특성이 변화하는 독특한 거동을 해석한 것으로서, 특히, 탄소나노튜브의 탄성특성과 파손특성이 다축하중조건과 프리텐션, 탄소나노튜브의 종류와 크기, 결합된 이종재료의 종류와 밀도에 의존하여 변화하는 것을 규명하였다. 이러한 연구 성과는 하이브리드 탄소나노튜브의 응용성 등을 확대하였으며, 탄소나노튜브 기반 나노전자기계시스템이나 나노복합재료 등의 설계를 위하여 중요하게 활용될 수 있다.

하이브리드 탄소나노재료는 우수한 특성으로 인하여 차세대 복합재료와 나노전자기계시스템등에 광범위하게 사용될 수 있는 것으로 제안되고 있으나, 발견 된지 오래되지 않았기 때문에 아직까지 알려지지 않은 특성들이 많이 있다. 따라서 다양한 조건에서 하이브리드 탄소나노재료의 새롭고 독특한 특성을 규명하여 차세대 재료와 장치 등에 보다 적절하게 하이브리드 탄소나노재료가 응용될 수 있도록 하는 노력이 필요하다. 본 연구의 결과는 아직까지 미흡한 관련분야 기술개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.