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[IT뉴스]이중 그라데이션 구조로 금속 재료 난제 해결

온카뱅크관리자

2024-11-01 14:56:13

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="teFTjQhLYP">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="Fusaf3nbG6" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="금속 재료는 일반적으로 강도를 높이면 연성이 떨어지는 딜레마가 발생한다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/01/dongascience/20241101145618121nyjk.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ZTWXwJWAtM" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/01/dongascience/20241101145618121nyjk.jpg" width="658"></p>
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            금속 재료는 일반적으로 강도를 높이면 연성이 떨어지는 딜레마가 발생한다. 게티이미지뱅크 제공
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="37ON40LKH8" dmcf-ptype="general">금속 재료는 강도를 높이면 연성이 떨어지는 딜레마가 있다. 국내 연구팀이 서로 다른 물성의 재료가 그라데이션(gradient)을 이루도록 설계해 딜레마를 해결하는 데 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="0zIj8po9Y4" dmcf-ptype="general"> 포스텍은 김형섭 친환경소재학과·신소재공학과 교수팀이 문종언 신소재공학부·첨단분말소재부품센터 교수팀과 공동연구를 통해 금속 재료의 강도와 연성 사이의 트레이드 오프(trade-off) 문제를 해결했다고 1일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '악타 머티리얼리아(Acta Materialia)' 8월 호에 실렸다.</p>
          <p dmcf-pid="pfWmdKEQHf" dmcf-ptype="general"> 금속 재료는 일반적으로 강도를 높이면 연성이 떨어지는 딜레마가 발생한다. 이처럼 한 쪽이 좋아지면 다른 쪽이 안 좋아지는 현상을 트레이드 오프라고 한다. 트레이드 오프를 해소하기 위해 서로 다른 물성을 가진 구조를 결합하는 '헤테로(hetero)' 구조 연구가 활발하다. 보통 표면은 단단하게, 중심부는 부드럽게 만든다.</p>
          <p dmcf-pid="U4YsJ9DxZV" dmcf-ptype="general"> 기존 연구에서는 두 구조 경계에서 발생하는 응력(변형력 또는 스트레스)이 집중돼 소재가 쉽게 손상됐다. 연구팀은 금속에 변형을 가하면 성질이 바뀌는 현상인 상변태와 헤테로 구조 사이의 관계에 주목했다.</p>
          <p dmcf-pid="u8GOi2wM12" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 헤테로 구조가 표면에서 내부 방향으로 '이중 그라데이션'을 이루도록 설계했다. 표면은 단단하지만 중간은 부드럽고 다시 중심부는 딱딱한 형태다. 금속이 변형됨에 따라 헤테로 구조 내부 경계면이 계속 이동했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="7x5lg8OJZ9" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="동적 헤테로 구조화에 대한 모식도. 금속의 변형 과정에서 헤테로 계면이 기존과 달리 계속 이동한다. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202411/01/dongascience/20241101145619416xldb.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1obtOoXDXQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202411/01/dongascience/20241101145619416xldb.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            동적 헤테로 구조화에 대한 모식도. 금속의 변형 과정에서 헤테로 계면이 기존과 달리 계속 이동한다. 포스텍 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="zM1Sa6IiYK" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 구조를 적용해 성능을 테스트한 결과 두 금속 계면에서의 강도가 추가로 높아지면서 전체 금속이 변형될 때 응력 집중이 상대적으로 덜 일어나 손상(데미지)이 줄었다. 연성을 저하하지 않으면서도 강도를 개선한 것이다.</p>
          <p dmcf-pid="qRtvNPCnHb" dmcf-ptype="general"> 새로운 구조는 변형이 발생하기 전까지 재료에 가할 수 있는 최대 응력인 항복 강도가 기존 구조 대비 138% 증가했다. 연구팀은 "금속 재료 연구의 난제로 꼽히던 강도-연성 딜레마를 극복할 가능성을 보여준 것"이라고 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="BAKFIgZwHB" dmcf-ptype="general"> 김 교수는 "기존에 없던 새로운 헤테로 구조 설계 방안을 제시한 것으로 합금 설계에 새로운 패러다임을 열었다"며 "이 설계가 앞으로 다양한 구조 재료에 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="bc93Ca5rZq" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120060</p>
          <p dmcf-pid="Kk20hN1mYz" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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