결정립 구조에 따른 나노포러스 금의 파괴인성 평가

Abstract

나노포러스(Nanoporous) 구조는 나노스케일의 리가먼트와 기공이 연속적으로 연결된 스펀지와 같은 구조로, 높은 비표면적과 낮은 밀도를 가진다. 이러한 이점으로 촉매나 센서, 액추에이터에 적용되고 있으며, 그 중 나노포러스 금은 간단한 화학반응과 열처리만으로 구조 제어가 용이하여 많이 사용되고 있다. 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 초기 균열을 발생시킨다. 이 때 형성된 균열은 결합이 약한 입계를 통해 급진적으로 성장하여 나노포러스 금의 취성 파괴를 일으킨다. 이러한 구조적인 요인으로 나노포러스 금의 기계적 특성을 향상시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 열간압연을 이용하여 계층 결정립 구조를 가지는 금-은 모합금을 만든 후, 은을 제거하는 선택적 에칭으로 계층결정립 구조의 나노포러스 금을 제조하였다. 결정립구조에 따른 파괴 역학을 분석하고자 파괴인성을 측정하였고, 동시에 균열의 성장과정을 관찰하였다. 또한, 선택적 에칭조건을 통해 리가먼트 사이즈를 제어하여 미세구조에 따른 결정립구조의 상대적인 영향을 분석하고자 한다.