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Microfabricated Stretching Devices for Studying the Effects of Tensile Stress on Cells and Tissues
김재원,김세인,Shahab Uddin,이성식,박성수 한국바이오칩학회 2022 BioChip Journal Vol.16 No.4
Tensile stress is one of the most common mechanical stresses on the connective tissues of human organs. Cell stretching devices have been developed to study the effects of tensile stress on cells and tissues. In this study, we review how these devices function mechanically and apply them to biological research. To this end, we technically evaluate the four types of actuation processes used in cell stretching devices, including electric motor-driven and electromagnetic actuation, along with their pros and cons. For example, these cell stretching devices have shortcomings including large size, a complicated system, and generation of heat and shock, which hinder the real-time imaging of cells during stretching in high-resolution microscopes. We also describe the effects of tensile stress on cellular and tissue homeostasis. With this review, we seek to explore future directions for development of cell tensioning devices to understand mechanobiological responses to mechanical stress in vivo.
Cu 두께에 따른 Cu-Cu 열 압착 웨이퍼 접합부의 접합 특성 평가
김재원,정명혁,이학주,현승민,박영배,Kim, Jae-Won,Jeong, Myeong-Hyeok,Carmak, Erkan,Kim, Bioh,Matthias, Thorsten,Lee, Hak-Joo,Hyun, Seung-Min,Park, Young-Bae 한국마이크로전자및패키징학회 2010 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.17 No.4
3차원 TSV 접합 시접합 두께 및 전, 후 추가 공정 처리가 Cu-Cu 열 압착 접합에 미치는 영향을 알아보기 위해 0.25, 0.5, 1.5, 3.0 um 두께로 Cu 박막을 제작한 후 접합 전 $300^{\circ}C$에서 15분간 $Ar+H_2$, 분위기에서 열처리 후 $300^{\circ}C$에서 30분 접합 후 후속 열처리 효과를 실시하여 계면접착에너지를 4점굽힘 시험법을 통해 평가하였다. FIB 이미지 확인 결과 Cu 두께에 상관없이 열 압착 접합이 잘 이루어져 있었다. 계면접착에너지 역시 두께에 상관없이 $4.34{\pm}0.17J/m^2$ 값을 얻었으며, 파괴된 계면을 분석 한 결과 $Ta/SiO_2$의 약한 계면에서 파괴가 일어났음을 확인하였다. Cu-Cu thermo-compression bonding process was successfully developed as functions of the deposited Cu thickness and $Ar+H_2$ forming gas annealing conditions before and after bonding step in order to find the low temperature bonding conditions of 3-D integrated technology where the interfacial toughness was measured by 4-point bending test. Pre-annealing with $Ar+H_2$ gas at $300^{\circ}C$ is effective to achieve enough interfacial adhesion energy irrespective of Cu film thickness. Successful Cu-Cu bonding process achieved in this study results in delamination at $Ta/SiO_2$ interface rather than Cu/Cu interface.
비틀림을 받는 중앙부에 노치홀을 가진 CFRP 판의 구조 안전성에 관한 연구
김재원,조재웅 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2017 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.7 No.11
In this study, the analysis of plate under torsion was carried out according to stacking angle at the unidirectional carbon fiber reinforced plastic(UD CFRP) among composite materials. In case of UD CFRP, the material property due to stacking angle becomes different. Also, the stacking angles were designated to 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° at the study models. The notch hole was applied at the center part by supposing that rivet or hole was used. The analysis method was used by applying the experimental method at ISO 15310. Two jigs were fixed at the lower part and two jigs were descending at the upper part. As seen by the analysis result values at this study, the shear stress happening at the fracture part was seen with the lowest value in case of the stacking angle of 45°. It is known that the case of the stacking angle of 45°has the structural safety and durability higher than those of the other stacking angles when the torsion applies. It is thought that this result can be applied to the data of basis which can be devoted to the durability when the torsion is applied at CFRP plate. 본 연구에서는 복합재료들 중 단방향성 탄소섬유강화플라스틱(UD CFRP)에서의 적층각도에 따른 비틀림을 받는 판의 해석을 수행하였다. UD CFRP의 경우에는 적층각도에 따른 물성치가 달라진다. 그리고 연구 모델들에서 탄소 섬유의 적층각도는 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90° 로 지정하였다. 중앙부에는 리벳이나 볼트가 사용될 것으로 가정하여 노치홀을 적용하였다. ISO 15310에서의 실험 방식을 적용하여 해석 방법을 사용했다. 하부에서 2개의 지그를 고정하고 상부에서 2개의 지그를 하강한다. 본 연구에서의 해석 결과값을 보았을 때, 적층각도가 45°일 경우가 파단 부위에 나타나는 전단응력이 254.74MPa로 가장 작은 값으로 나타남을 보였다. 따라서 비틀림이 작용할 때, 45°의 적층각도의 경우가 다른 적층각도에 비하여 더 높은 구조안전성과 내구성을 가졌음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 CFRP 판에 비틀림이 작용할 때 그 내구성에 기여할 수 있는 기반 데이터로 적용될 수 있다고 사료된다.