보고서 정보
주관연구기관 |
중앙대학교 Chung Ang University |
연구책임자 |
석종원
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-11 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO202000007528 |
과제고유번호 |
1711043396 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2020-09-19
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키워드 |
스마트 물질.자기유변유체.자기유변 탄성중합체.자기유변 포움.기능경사 물질.선택적 이방성.자기반응형 형상기억 폴리머.초정밀 표면 피니싱.선택적 피니싱.The smart material.Magnetorheological elastomer.The change of its elastic polymer.Magnetorheological foam.Functionally graded material.Selected the anisotropy.Magnetic responsive shape memory polymer.Ultra-precision surface finishing.Selected finishing.
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초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 선택적 공간 동특성을 갖는 기능경사 구조의 자기유변체, 자기유변 탄성중합체 및 포움의 설계, 제조, 특성화 및 해석기술의 개발을 목표로 이론적/실험적 연구를 수행함. 이를 위해 1) 기능경사 구조의 자기유변유체, 탄성중합체 및 포움의 제조, 2) 자성물질의 배열 및 종류에 따른 동적인 거동의 예측/특성화 연구, 3) 국부 자기반응형형상기억 폴리머 소재와 초정밀 선택적 표면 피니싱 장치로 선택된 총 두 가지 응용분야에 대한 설계기술을 확보하는 연구를 수행함
□ 연구결과
본
□ 연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 선택적 공간 동특성을 갖는 기능경사 구조의 자기유변체, 자기유변 탄성중합체 및 포움의 설계, 제조, 특성화 및 해석기술의 개발을 목표로 이론적/실험적 연구를 수행함. 이를 위해 1) 기능경사 구조의 자기유변유체, 탄성중합체 및 포움의 제조, 2) 자성물질의 배열 및 종류에 따른 동적인 거동의 예측/특성화 연구, 3) 국부 자기반응형형상기억 폴리머 소재와 초정밀 선택적 표면 피니싱 장치로 선택된 총 두 가지 응용분야에 대한 설계기술을 확보하는 연구를 수행함
□ 연구결과
본 연구에서는 기능경사 구조의 자기유변 물질을 제조하여 다양한 분야에 적용함으로써 그 활용 가능성을 보이는 실험적인 연구와, 입자기반 모델을 활용한 해석기법을 개발하는 이론적인 연구가 수행됨. 폴리머 매트릭스의 친화도를 높인 기능경사형 MRE 및 MRFoam, 자기포화한계가 크고 분산도가 뛰어난 코발트계 자기유변유체, 자기반응형 형상기억 폴리머를 실제 제작하고 성능을 확인함으로써 자기반응 물질 제조기술을 확보함. 본 연구를 통해 제작된 자기반응형 소재는 비접촉식 밸브시스템에 적용하고 실험으로 구현함으로써 생체분야의 활용 가능성을 확인함. 또한 제작된 자기유변유체를 이용하여 표면 finishing 방법에 대한 연구를 진행하였고 전기-화학적 방법을 적용하여 3차원 경질재료 표면 finishing 작업을 수행하였으며, 공정변수에 따른 finishing 성능을 분석하여 최적의 공정조건을 도출함. 특히 실험 결과들을 이론적으로 설명하기 위해서 입자기반 모델을 활용하여 제조된 물질의 구성방정식을 수립하고 이를 시뮬레이션하기 위한 해석기법을 확보함. 자기반응 미립자의 분포에 따른 격자모델을 적용하여 자기유변 효과를 모델링 하였으며 Peridynamic Aprroach를 통해 기존의 단일재료에서만 적용 가능했던 다양한 하중조건에서의 재료의 신뢰성 평가를 기능경사재료에도 적용 가능하도록 확장함. 이를 통해 기능경사형 자성물질의 배열 및 종류에 따른 동적인 거동의 예측이 가능해짐
□ 연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 개발한 1) 기능경사 구조의 자기유변 탄성중합체를 주파수 동조형 고효율 에너지 수확기, 적응 동조형 댐퍼, 브레이크, 클러치 및 다양한 엑추에이터에 적용가능함. 2)입자기반 모델을 기반으로 한 자성 물질의 배열 및 종류에 따른 해석기법 개발은 자성 물질 뿐만 아니라 기능경사구조를 갖는 이종재료에 적용하여 다양한 하중 조건에서 동적거동을 예측하는 재료의 신뢰성 평가기술에 활용할 수 있음, 3) 자기반응형 형상기억탄성중합체 및 포움의 제조 기술은 스텐트, 약물전달, 인공근육, 혈관에 적용할 수 있는 마이크로 밸브 등 인체에 적용 되는 능동형 진동제어 기구 산업에 활용 될 수 있음. 또한 4) 자기유변체를 이용한 3차원 경질재료의 표면 finishing 기술 및 선택성 향상기술을 확보함으로써 우리나라의 고부가가치 제조 산업분야에 대한 막대한 부가가치 창출이 기대됨
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract
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□ Purpose&contents
In this study, we have implemented the research of the dynamic characteristics of spatially-selective functionally graded magnetorheological fluid and the theory/experiment research as the goal of design, manufacturing and analysis technology development. We have established th
□ Purpose&contents
In this study, we have implemented the research of the dynamic characteristics of spatially-selective functionally graded magnetorheological fluid and the theory/experiment research as the goal of design, manufacturing and analysis technology development. We have established the research methodologies on 1) the manufacture of the functionally graded magnetorheological fluid, magnetorheological elastomer and foams. 2the prediction of dynamic behavior with respect to the arrangement/species and characteristics of magnetic responsive particles, and 3) acquiring the design/analysis technology for two selected applications including the locally selective magnetic shape memory polymer and ultra-fine selective surface finishing technology.
□ Result
In this proposed study, we manufactured the functionally graded magnetorheological fluid and applied it to various fields through a bunch of experimental methods. Also, we established the development of theoretical simulation technique based on the particle-based model. We have obtained the manufacture technology of magnetic responsive particles and magnetic shape memory polymer through the actual production of functionally graded MRE, which have higher affinity with the polymer matrix,foam and a series of cobalt-mixed MRE, which removed a critical limitation of magnetic saturation and acquired excellent dispersion. Through this study, we have applied the magnetic responsive material to non-contact type valve system. It can be confirmed that this type of materials can have a great possibility in the application to the field of human body through the experimental validation. The research on the methods of finishing using the lab-fabricated magnetorheological elastomer and three-dimensional surface finishing usng the electro-chemo-mechanical method have been carried out. And, the optimal condition has been derived during the analysis process on the performance of the finishing along with the study on experimental process parameter. The governing equations and simulation techniques of the material fabricated based on the particle-based model have been developed to explain the phenomenon happened in the experiments. The grid model applied to the simulation of magnetorheological effect according to the distribution of magnetic responsive particles have been constructed and we have made it possible to apply to the functionally graded magnetorheological material through the evaluation of reliability under a variety of load conditions. Although this method could be applied only to homogeneous material before, it becomes possible by extending it to predict the characteristic of dynamic behavior with respect to the arrangement and types of functionally graded magnetic material.
□ Expected Contribution
1) The developed magnetorheological elastomer with functionally graded property in this study have a broad application range on frequency tunable high efficiency energy harvesters, adaptive frequency tuning dampers, brakes, clutches and a variety of actuators. 2) The theoretical model developed based on the simulation of the arranged magnetically responsive particles can be applied to predict the dynamic behavior not only to the magnetic material but also to heterohomogeneous material like a functionally graded material.3) The magnetically responsive shape memory elastomer and its manufacture technology can be applied to stent, drug delivery medications, artificial muscles, micro valves that are used inside blood vessel and a series of active vibration control devices. 4) The developed finishing technology on three-dimensional material made of magnetorheological elastomer and made use of selective enhancement technology are looked forward to creating a great deal of high-added value to the manufacturing industry of our country.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 16
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 71
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 74
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 75
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 76
- 8. 참고문헌 ... 77
- 9. 연구성과 ... 80
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 85
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행 ... 86
- 12. 기타사항 ... 88
- 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 89
- 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 104
- 끝페이지 ... 125
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