| 코히렌트 쌍정립계 연구에서 획기적 성과 확보 | ||
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 최근, 시안(西安)교통대학 재료학원 마이크로나노규모재료거동연구센터 교수 산즈웨이(單智偉) 연구팀은 코히렌트 쌍정립계(Coherent twin boundary)가 적합한 재하 조건에서 미끄럼 변형이 발생함을 발견하여 코히렌트 쌍정립계는 미끄럼 변형이 발생하지 않는다는 인식을 개변하였다. 해당 연구 성과는 세계 최고 학술지 "Nature Communication"에 연구 논문 형식(http://www.nature.com/articles/s41467-017-01234-8)으로 게재되었다. 코히렌트 쌍정립계 양측 결정립의 지향은 결정립계에 상대적으로 거울 대칭을 나타낸다. 또한 계면의 원자는 양측 결정체의 점격자에 위치해 있기에 코히렌트 쌍정립계는 모든 결정립계에서 계면 에너지가 가장 낮고 또한 가장 안정한 계면이다. 장기간의 실험적 관찰에 기반하여 과학자들은 "코히렌트 쌍정립계는 자연계가 만들어낸 미끄럼 변형이 발생하지 않는 결정립계"라고 주장하고 있다. 연구팀은 기존의 코히렌트 쌍정립계가 미끄럼 변형이 발생하지 않는다는 주장에 의문을 던졌다. 이론적인 심층 분석과 체계적인 연구 결과, 코히렌트 쌍정립계는 미끄럼 변형이 발생할 수 있다는 것을 발견하였다. 그 선결조건은 재하 방향이 유도 부위 어긋나기(leading partial dislocation)로 하여금 발생 부위 어긋나기(trialing partial dislocation)의 슈미트 인자(Schmidt factor)의 크기와 비슷하게 하고 또한 교차형 결정핵 생성 및 운동이 발생해야 한다. 연구팀은 코히렌트 쌍정립계 미끄럼 변형과 재하 방향 사이의 관계도를 작성하였는데 해당 관계도로 주어진 재하 방향 조건에서 코히렌트 쌍정립계의 변형 거동을 완전히 예측할 수 있다. 상술한 이론의 정확성을 검증하기 위해 나노 쌍정 구리를 연구대상으로 하고 집속 이온빔 정밀 가공 기술로 다양한 그룹의 전형적 방향을 선택하여 코히렌트 쌍정립계 미끄럼 변형 조건에 적합한 샘플을 제조한 다음 투과전자현미경으로 원위치 역학적 테스트 플랫폼 조건에서 해당 샘플에 대한 원위치 압축 변형을 관찰하였다. 테스트 결과, 이론적으로 예측한 실험 현상이 완벽하게 나타났다. 본 연구는 이론적 및 실험적으로 나노 규모 및 일부분 특수 계면에서 발생하는 기계적 특성을 검증하였다. 해당 결과는 기타 결정체 재료에 광범위하게 이용될 수 있을 뿐만 아니라 나노 구조 재료를 포함한 새로운 재료 설계를 통하여 재료의 역학 및 기능 특성을 최적화하는데 지침작용을 일으킬 전망이다. 또한 대규모적인 코히렌트 쌍정립계 미끄럼 변형 발생 현상을 규명함으로써 나노 쌍정 금속의 소성 변형에 대한 인식을 대폭 추진하였다. 마이크로나노규모재료거동연구센터는 2009년에 마언(馬恩), 산즈웨이(單智偉), 리쥐(李巨) 교수가 공동으로 설립하였으며 마이크로나노 규모 재료의 구조 및 성능을 주요 연구 방향으로 한다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/2xHeGry8kYdt5TzCMd3mhA? |
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