http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
분자동역학 전산 모사를 이용한 마이크로웨이브 조사가 PVDF 결정형 변화에 미치는 영향 연구
홍현수(Hyunsoo Hong),김성수(Seong Su Kim) 대한기계학회 2019 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2019 No.11
Poly (vinylidene fluoride) (PVDF), a piezoelectric material which coverts mechanical deformation to electric energy, is a semi-crystalline polymer with crystalline and amorphous regions. Among crystallines of PVDF, β phase is the most desirous due to its high piezoelectric property compared to the other phases like α, γ, and so on. In this study, microwave-irradiation was conducted in the solvent evaporation process when PVDF film fabrication process in order to induce the more β-phase of PVDF, effectively. PVDF with high β-phase contents can be obtained by stretching the PVDF with the high degree of crystallinity by microwave-irradiation. Moreover, crystalline behaviors of PVDF chains in the molecular scale by microwave-irradiation were observed using molecular dynamics (MD) simulations. It is indicated that the PVDF dihedral conformation (quartets) corresponding to crystalline (α- and β- phase) were improved by microwave-irradiation and improved crystallines were dominant of α-phase. These computational results appear to be due to the transmission of external energy by microwave-irradiation and the oscillation of electromagnetic waves to align the PVDF molecules, and had a good agreement with experimental results.
합성곱 신경망 기반의 딥러닝을 이용한 섬유 강화 복합재료의 적층 각도 예측
홍현수 ( Hyunsoo Hong ),김원기 ( Wonki Kim ),전도윤 ( Do Yoon Jeon ),이관호 ( Kwanho Lee ),김성수 ( Seong Su Kim ) 한국복합재료학회 2023 Composites research Vol.36 No.1
섬유 강화 복합재료는 방향성을 가지고 있기 때문에 적층 순서에 따라서 구조물의 기계적인 특성은 매우 달라질 수 있다. 따라서, 상황과 용도에 따른 복합재료 구조물의 적층 설계는 필수적이다. 그러나 제작된 복합재료 구조물의 적층 각도는 제작 환경이나 구조물 형상에 따라 설계 값과 편차를 가지는 경우가 많으며, 이는 구조적 성능에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 구조물의 신뢰성 확보를 위해서는 적층 설계 뿐만 아니라 제작된 복합재료의 적층각에 대한 분석 또한 매우 중요하다. 본 연구에서는 합성곱 신경망(Convolutional neural network; CNN) 기반의 딥러닝(Deep learning)을 이용하여 섬유 강화 복합재료의 실제 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측하였다. 여러 적층 각도를 가지는 탄소 섬유 강화 복합재료 시편을 제작하고, 광학 현미경을 이용하여 Micro-scale로 실제 단면을 촬영하였다. 다양한 적층 각도에 따른 복합재료 시편의 단면 이미지 데이터를 이용하여 합성곱 신경망 기반의 딥러닝 모델에 대하여 학습을 수행하였다. 그 결과 높은 정확도로 실제 섬유 강화 복합재료 단면 이미지로부터 적층 각도를 예측할 수 있었다. Fiber-reinforced composites have anisotropic material properties, so the mechanical properties of composite structures can vary depending on the stacking sequence. Therefore, it is essential to design the proper stacking sequence of composite structures according to the functional requirements. However, depending on the manufacturing condition or the shape of the structure, there are many cases where the designed stacking angle is out of range, which can affect structural performance. Accordingly, it is important to analyze the stacking angle in order to confirm that the composite structure is correctly fabricated as designed. In this study, the stacking angle was predicted from real cross-sectional images of fiber-reinforced composites using convolutional neural network (CNN)-based deep learning. Carbon fiber-reinforced composite specimens with several stacking angles were fabricated and their cross-sections were photographed on a micro-scale using an optical microscope. The training was performed for a CNN-based deep learning model using the cross-sectional image data of the composite specimens. As a result, the stacking angle can be predicted from the actual cross-sectional image of the fiber-reinforced composite with high accuracy.
용매 증발 과정 중 마이크로웨이브 처리가 PVDF 복합재료 필름의 결정화 형태에 미치는 영향
홍현수 ( Hyunsoo Hong ),김성수 ( Seong-su Kim ) 한국복합재료학회 2020 Composites research Vol.33 No.1
본 연구에서는 Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) 필름 제작 과정 중 마이크로웨이브 처리 과정을 도입하여 β 결정성 향상에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 또한, 나노 입자 보강제로써 금속산화물인 TiO<sub>2</sub>를 혼합하여 PVDF 복합재료 필름을 만들어, 전기적 음성도 차이로 인한 반데르발스 힘을 통해 β 결정 형성을 추가적으로 향상 시키려고 하였다. FTIR과 XRD 분석을 통하여 해당 필름 시편들에 대해 결정화도(Crystallinity) 및 결정성(Crystalline)을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로, 용매 증발 과정 중 마이크로웨이브 처리 과정이 PVDF 필름의 결정화도를 높여주는 것을 확인하였고, 추가적인 연신(Stretching) 공정을 통해 α 결정에서 β 결정 변화(Crystalline phase change)가 발생함으로써 결과적으로 더 많은 β 결정성을 나타내었다. 그리고 금속산화물을 넣은 PVDF 복합재료 필름이 Neat PVDF 필름보다 상대적으로 더 높은 β 결정성을 나타내는 것을 확인하였다. In this paper, the microwave irradiation process was conducted during the Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) nano-composite film fabrication process to analyze how the β-crystalline is increased. TiO<sub>2</sub> was added as a nanoparticle reinforcement to further improve the β-crystalline conformation of the PVDF films by van der Waals force due to the difference of electronegativity between PVDF and the metal oxide nanoparticle. The crystalline conformation of the fabricated films was analyzed by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. According to these analysis results, it was confirmed that the microwave irradiation process during the solvent evaporation process increases the crystallinity of the PVDF films, and more β-crystalline can be obtained after additional film stretching process. It was also found that the PVDF nano-composite films with the metal oxide have relatively higher β-crystalline conformation rather than the neat PVDF films.