일반기술

2상 복합재료내 입자 퍼콜레이션 구조의 예측방법 및 그에따른 2상 복합재료

본 발명은 2상 복합재료내 입자 퍼콜레이션 구조의 예측방법 및 그에 따른 2상 복합재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차원 컴퓨터 시뮬레이션시 기지로 상정한 계산 영역에 종횡비가 다른 제2상을 임의로 배치하여 종횡비의 변화에 따른 복합재료내의 퍼콜레이션 구조의 형성 시작을 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 2상 복합재료내 입자 퍼콜레이션 구조의 예측방법 및 그에 따른 2상 복합재료에 관한 것이다.일반적으로 복합재료는 기계적, 열적, 전기적 성질 등의 각종 특성 개선의 목적 외에 단일 재료로는 얻을 수 없는 새로운 기능을 부여하기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러한 특성의 개선이나 새로운 기능을 발현하기 위해서는 미세 조직의 상태가 중요한 역할을 하고 있다. 예를 들면 재료를 구성하고 있는 한 성분이 재료 내부에서 연속상을 형성하고 있는지 또는 분산되어 있는지에 따라서 얻어지는 기계적, 열적, 전기적 특성 등이 크게 달라지게 된다.한편 복합재료 내에 부분적으로 도입된 제2상이 연속상을 이루는 한 형태로서 전기적 특성을 결정짓는 퍼콜레이션(percolation) 구조(입자 모양의 제2상이 연속적으로 접촉하여 전기를 흐르게 하는 구조)의 상태와 제2상에 의한 퍼콜레이션 구조 형성의 시작을 알려주는 임계체적은 제2상의 형상과 크기에 크게 의존한다. 그러나 실제 재료를 제조하여 이를 구하려고 한다면 재료 조성의 최적화, 미세구조의 제어(설계) 등에 관련된 많은 실험과 제조된 복합재료에 대한 특성 평가가필수적이다. 이와 같이 2상 복합재료에 대한 적합한 퍼콜레이션 구조의 상태와 제2상의 임계체적을 얻기 위해 실제 제품으로 실험할 경우에는 많은 시간과 경비가 소요되는 문제점이 있다.한편 컴퓨터를 이용하여 2상 복합재료의 미세 조직과 특성, 기능 등을 관련지어 평가 및 설계하는 방법은 새로운 기능의 발현을 목표로 하는 재료의 연구 개발에 중요한 지원 기술로 기대되고 있다. 이와 같은 관점에서 본 발명자는 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이 실제적인 재료의 제작없이 여러가지 인자의 조합에 의하여 가상적인 실험이 가능하므로 복합재료의 미세한 구조의 설계뿐만아니라 임계체적을 효율적으로 최적화할 수 있는 방법이라고 판단하였다.본 발명은 이와 같은 필요성에 의해 제안된 것으로, 실제적인 재료의 제작 없이 여러 가지 인자들의 조합에 의한 컴퓨터 실험에 의해 2상 복합재료의 미세구조 설계뿐만 아니라 제2상의 임계체적을 효율적으로 최적화할 수 있는 2상 복합재료내입자 퍼콜레이션 구조의 예측방법 및 그에 따른 2상 복합재료를 제공함에 그 목적이 있다.발명의 효과본 발명은 2상 복합재료내 입자 퍼콜레이션 구조의 예측방법 및 그에 따른 2상 복합재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는2차원 컴퓨터 시뮬레이션시 기지로 상정한 계산 영역에 종횡비가 다른 제2상을 임의로 배치하여 종횡비의 변화에 따른 2상 복합재료 내의 퍼콜레이션 구조 형성의 시작을 예측함으로서, 실제 재료를 사용하여 제조할 필요성이 없기 때문에 재료조성의 최적화, 미세구조의 제어 및 설계 등에 관련된 많은 실험과 제조된 복합재료에 대한 특성 평가를 실시하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한 이와 같은 예측방법으로부터 제2상의 종횡비를 증가시키면 보다 적은 첨가량으로 도전경로를 형성시킬 수 있는 것을 확인할 수 있으므로, 탄소분말과 같은 종횡비가 큰 재료를 이용하는 2상 복합재료에 용이하게 적용할수 있다