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Suturing property of tough double network hydrogels for bio-repair materials
나양호,오화연,안영주,한영배 한국유변학회 2015 Korea-Australia rheology journal Vol.27 No.1
Cartilage and meniscal lesions have limited potential for spontaneous repair. Consequently, much effort has been made to develop methods for repairing such lesions. Double-network (DN) gels are new candidatematerials for repairing such lesions. They exhibit exceptional mechanical strength and toughness in spite of their high water content. In this study, we prepared highly tough DN hydrogels and investigated the mechanical properties related to clinical implant use. The mechanical properties such as Young’s modulus and suture tear-out strength were measured for the artificial replacement. The results suggest that the suture property of DN hydrogels can be adjusted by controlling the crosslinking density and monomer concentration. Finite element method was also applied to these DN hydrogels in order to check whether the fracture strength of the material is enough to meet a medical purpose
Double network hydrogels with extremely high toughness and their applications
나양호 한국유변학회 2013 Korea-Australia rheology journal Vol.25 No.4
Polymer hydrogels attract attention as excellent soft and wet materials. However, common hydrogels are mechanically too soft and brittle to be used as load-bearing substances. By mimicking the structure of the articular cartilage, which is one of the native tough hydrogels, double network (DN) hydrogel with extremely high mechanical performance has been developed. Having high water content (about 90 wt%), DN gels consist of two types of polymer components with opposite physical natures: the minor component (the first network) abundantly cross-linked polyelectrolytes, and the major component (the second network) comprised of poorly cross-linked neutral polymers. Under suitable conditions, DN gels exhibit 0.1-1 MPa of elastic modulus, 20-60 MPa of compressive fracture stress, 1,000-2,000% of tensile strain, and 100-1,000 J m−2 of fracture energy. These excellent mechanical properties are comparable to those of rubber and natural bio-tissues. This paper reviews the main principle of DN gels, including their preparation method, mechanical feature, and toughening mechanism. The processability and the applicability of DN hydrogels as biomaterials and as conductive materials are also discussed.
양호동,나기대,오율권 한국에너지학회 2004 에너지공학 Vol.13 No.2
본 연구에서는 초음파 진동의 가진에 의하여 유도되어진 음향장 내에서의 열전달 결과를 실험과 수치적 해법을 통해 조사해 보았다. 초음파 가진시 용기 바닥면에서 자유표면으로 향하는 강한 유체흐름, 즉 ?음향흐름?은 입자영상추적계(PIV)를 통하여 가시화 하였다. 또한, 음향흐름이 존재하는 상태에서 실험을 통해 구해진 열전달 향상비와 수치적 해법에 의해 구하여진 음압분포를 비교하여 보았으며, 수치적 해법을 위하여 결합형 유한요소-경계요소법(Coupled FE-BEM)을 적용하였다. 실험을 통한 연구결과와 수치적 해법을 통한 연구결과에서 우리는 매질내에서 초음파 진동의 가진으로 인해 발생하는 음압 변동이 열전달의 증감과 밀접한 관련이 있음을 확인할 수 있다.
초음파 진동이 비등열전달 과정에 미치는 영향에 관한 실험적 연구
나기대,오율권,양호동 한국에너지학회 2006 에너지공학 Vol.15 No.1
본 연구에서는 비등열전달 과정동안, 초음파 진동이 열전달 과정에 미치는 영향에 관하여 실험적으로 조사해 보았다. 실험은 등온가열조건하에서, 40 kHz의 초음파 진동을 가진한 경우와 가진하지 않은 경우로 나누어 비등과정동안의 온도분포를 측정하였고, 대류상태와 과냉상태 그리고 포화상태에서의 열전달계수를 측정하여 열전달 향상율을 비교하여 보았다. 또한, 하이드로폰을 이용하여 초음파 가진시 매질내에 발생하는 음압분포를 측정하고 열전달 향상율과 비교하여 보았다. 실험결과, 비등열전달 과정에 초음파 진동을 가진한 경우, 가진하지 않은 경우와 비교하였을 때 열전달계수가 높게 나타나는 것을 확인하였으며, 특히 대류상태에서 열전달계수가 급격하게 증가하였다. 또한, 초음파 진동의 가진으로 인해 형성되는 음압은 진동자가 부착된 지점에서 주위보다 상대적으로 높게 형성되는 것을 실험적으로 확인하였으며, 초음파 진동으로 인해 형성된 높은 음압이 열전달 향상율에 영향을 미치는 원인의 하나로 작용하고 있음을 알 수 있었다. 결국, 초음파 진동에 의해 매질내에 발생하는 음압은 열전달 향상과 밀접한 관련이 있다고 사료된다.