고밀도 쌍정 나노포러스 금의 향상된 인장 강도

Abstract

나노포러스 금(Nanoporous gold)은 나노스케일의 기공이 open-cell 구조로 형성된 포러스 재료로, 인장응력에서의 취성 거동으로 인하여 넓은 비표면적과 낮은 밀도라는 장점에도 불구하고 상용화에 제약이 되고 있다. 따라서 나노포러스 금의 인장강도를 정확히 측정하고, 인장 강도와 연성을 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 최근 나노미터 간격의 고밀도 쌍정계(twin boundary), 즉 나노트윈 구조를 형성하면 취성거동을 보이는 나노결정립 구조 재료에 비하여 높은 강도와 연성을 나타내는 것이 보고되었으며, 나노필라컴프레션에서도 동일하게 강도와 연성이 증가되는 것이 관찰되었다.본 연구에서는 스퍼터링 기법을 이용하여 약 8 나노미터 간격의 빽빽한 나노트윈 구조의 금-은 모합금 박막을 제조하고 금-은 박막에서 은을 선택적으로 에칭하는 디얼로잉 공정을 거쳐 나노포러스 금을 제작하고, 나노포러스 금의 미세구조를 TEM, SEM 등을 이용하여 분석하였다. 또한 SEM 챔버 내에서 실시간 인장 물성 평가를 통하여 나노트윈 나노포러스 금의 기계적 물성을 평가하여 나노트윈 구조의 나노포러스 금의 인장강도가 트윈이 없는 나노포러스 금에 비하여 약 3배 증가되는 것을 확인하였으며, 리가먼트 내부 미세구조에 따른 나노포러스 금의 인장 변형 메커니즘을 규명하였다.