SWCNT의 미소 차원에서 기계적 성질에 대한 결함의 영향

Abstract

적절한 재료의 선택에 있어 정확한 기계적 성질을 파악하는 것과 더불어 결함은 매우 중요한 요소로, 재료에 인장력 등의 기계적 힘을 가했을 때 결함의 유무에 따라 파단거동이 굉장히 다르다는 것은 익히 알려진 사실이다. 현재 사용되는 nano size 단위의 굉장히 미소한 재료는 더더욱 정확한 기계적 성질의 파악이 중요해짐을 의미하며 나아가 제조/가공 시 발생할 수 있는 결함의 영향 또한 중요해진 것을 의미한다. 하지만 재료의 기계적 성질의 측정을 위해선 큰 규모의 실험 장비와 시편이 필요한 것이 nano크기의 재료에 대한 기계적 성질 파악의 문제이다. 따라서 본 연구는 대표적인 nanostructure을 가진 SWCNT를 molecular dynamics를 활용하여 계산하였으며, 이를 통해 나노소재의 활용에 있어 결함에 따른 기계적 성질의 거동 특성과 영향에 대한 고찰을 하였다. Lammps를 사용하여 nanopore의 결함이 존재하는 SWCNT와 결함이 존재하지 않는 SWCNT에 인장력을 가해 해석하였다. 결함의 유무는 해석 결과에 유의미한 차이를 초래하였다. 이를 통해 탄소동소체인 SWCNT의 결함부의 결합은 일반 결합보다 약하며 이는 전체 결합의 파단 강도에 영향을 준다는 사실을 확인할 수 있으며 SWCNT의 강성이 미세균열에 영향을 받음을 해석 결과를 통해 알 수 있다.