계층 결정립 구조를 가지는 나노포러스 금의 파괴인성

Abstract

나노포러스(Nanoporous) 구조는 나노스케일의 리가먼트와 기공이 연속적으로 연결된 스펀지와 같은 구조로, 높은 비표면적과 낮은 밀도를 가지는 구조 재료이다. 이러한 이점으로 촉매나 센서, 액추에이터에 적용되고 있고, 그 중 나노포러스 금은 간단한 화학반응과 열처리만으로 구조 제어가 용이해 많이 사용되고 있다. 하지만 일반적으로 연성이 높은 벌크스케일의 금과 달리 나노포러스 구조의 본질적인 특성으로 인하여 낮은 강도과 연성을 가진다. 기존 연구에 따르면 나노크기의 기공이 결함과 같이 응력집중부로 작용하여 균열을 발생시키고, 발생된 균열은 공정 과정 중에 형성된 나노포러스 금의 입계를 통하여 급진적으로 진전하여 재료의 취성 파괴를 일으킨다. 이러한 구조적인 요인으로 나노포러스 금의 기계적 특성을 향상시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 열간압연을 이용하여 계층구조의 입계를 가지는 금-은 모합금을 만든 후 은을 제거하는 선택적 에칭 조건에 따라 나노포러스 금의 미세구조를 제어하여 인성과 파괴인성을 측정하였다. 이를 통해 나노포러스 금의 본질적인 특성과 계층구조의 외적인 특성의 상호작용으로 향상된 기계적 특성을 얻고자 하며, 동시에 취성 파괴를 유도하는 기공과 결정립계에 따른 기계적 특성의 상관관계를 분석하고자 한다.