Please give a lot of attention and participation from the members of the Mechanical Engineering department.

▣ Title: 원자단위 전산모사를 활용한 미소스케일 금속소재 현상의 실시간 분석

▣ Speaker: 고원석 교수

▣ Affiliation:  인하대학교 신소재공학과

▣ Date: 2024. 5. 31.(Fri) 13:00

▣ Venue: 제2공학관 B040호

▣ Abstract

최근 소재 개발 과정에서 기존의 시행착오(trial & error) 접근법에서 벗어나 조성-구조-특성 간의 명확한 상호관계의 규명을 전제로 하는 지식기반(knowledge-based) 접근법의 중요성이 높아지고 있다. 이에 따라 다양한 스케일에서의 in-situ 형태의 실시간 실험분석과 전산모사 연구의 효율적인 활용이 요구되고 있다. 본 발표에서는 금속소재의 상변태, 변형, 파괴 등 다양한 현상을 연구하기 위한 실시간 분석의 한 가지 도구로서 분자동역학(molecular dynamics) 등 원자단위 전산모사 (atomistic simulation) 기법들의 효용성을 다양한 예제를 통해 논하고자 한다. 특히 미소스케일 형상기억합금(shape-memory alloys)의 실시간 특성 분석과 관련한 분자동역학 모사의 활용 예를 중점적으로 이야기하고자 한다. 형상기억합금은 형상기억효과(shape-memory effect) 와 초탄성효과(superelasticity)를 바탕으로 의료용 재료 등 다양한 분야에 지속적으로 응용되어 왔고 최근에는 MEMS/NEMS용 소재로서의 응용 가능성이 주목받고 있다. 또한 형상기억합금을 다른 소재와 복합 구성하는 방법을 통해 기존 재료에서 도달하지 못했던 탁월한 물성을 얻으려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 이 때 거시스케일 특성과 차별되는 미소스케일에서의 특이한 상변태 거동에 의한 물성 발현이 관심 대상이 되고 있는데, 분자동역학 모사를 활용한 나노스케일에서의 실시간 상변태 및 변형특성 분석을 통해 이를 다루었다. 이번 발표에서는 새로운 소재의 개발과 관련한 원자단위 전산모사의 효용성에 대한 예시 연구로서, 비정질-형상기억합금 복합재의 이례적인 물성 발현 메커니즘에 대한 규명과정을 소개하고자 한다. 또한 열팽창을 자유롭게 조절할 수 있는 형상기억합금 기반 소재 개발 과정에서 원자단위 전산모사 분석을 통해 공정 최적화를 달성할 수 있었던 예를 소개하고자 한다.