Enhanced fracture toughness in nanoporous gold with hierarchical grain structure fabricated by serial hot rolling

Abstract

나노포러스(Nanoporous) 구조는 나노스케일의 리가먼트와 기공이 연속적으로 연결된 스펀지와 같은 구조로, 높은 비표면적과 낮은 밀도를 가진다. 이러한 이점으로 촉매나 센서, 액추에이터 등에 나노포러스 구조를 적용하는 연구가 많이 진행되고 있다. 그 중 나노포러스 금은 간단한 화학반응과 열처리만으로 구조 제어가 용이하여 많이 사용되는 재료이다. 하지만 일반적으로 연성이 높은 벌크스케일의 금과 달리 나노포러스 금은 구조적인 특성으로 인하여 낮은 강도와 연성을 가진다. 기존 연구에 따르면 나노크기의 기공이 결함과 같은 응력집중부로 작용하여 낮은 강도에서 초기 균열이 발생한다. 이후 균열은 결합이 약한 입계를 통해 급진적으로 성장하면서 나노포러스 금의 취성 파괴를 일으킨다. 본 연구에서는 나노포러스 금의 취성파괴특성을 개선시키기 위하여 계층 결정립 구조를 도입하였다. 열간압연과 열처리를 반복하여 계층 결정립 구조를 가지는 금-은 모합금을 제조하였고, 선택적 에칭으로 은을 제거하여 계층 결정립구조를 가지는 나노포러스 금을 제조하였다. 본 발표에서는 EBSD를 통해 열간압연과 열처리 과정에 따른 미세구조변화를 보여주고자 하며, 이를 통해 적층 결함 에너지가 낮은 금-은 모합금에서 전위의 동적회복 및 계층 결정립 구조가 형성되는 메커니즘을 제시하고자 한다.