3차원(3D) 격자 구조는 재료의 물성 범위를 확장할 수 있다. 재료의 미세구조뿐 아니라 그 기하학적 구조도 물성을 크게 좌우하여, 다기능성 재료를 위한 설계 자유도를 제공한다. 이러한 맥락에서 복합재에 3D 격자 구조를 도입하면 재료의 물성을 한층 능가하는 결과를 구현할 수 있다. 그러나 제조상의 어려움으로 인해 격자 패턴을 갖는 금속 복합재는 대체로 연구되지 못했다. 본 연구에서는 모형 연구로서, 격자 패턴을 갖는 구리-316L 스테인리스강 복합재의 최초 제작과 그 열적 및 기계적 물성에 대한 실험적 조사를 보고한다. 단순 입방(simple cubic) 패턴의 구리 구조를 갖는 강-구리 복합재는 직접 에너지 적층(direct energy deposition)으로 제조하고, 후처리를 통해 치밀화한다. 투과전자현미경 분석은 강 구성 원소가 구리 격자 내에 존재함을 확인하며, 확산이 일어난 후 후속적인 상 분리가 진행되었음을 보여준다. 유효 열전도도 분석을 이용하여, 복합재의 열 전달 효율 및 강-구리 계면에서의 열 접촉 열전도에 대한 제조 공정의 영향을 평가한다. 또한, 강 매트릭스의 도입에 의해 향상된 복합재의 압축 강도는 압축 시험을 통해 평가하였다. 본 연구는 높은 열전도도가 요구되는 산업적 응용을 위한 격자 패턴 복합재를 직접 에너지 적층으로 제조할 수 있음을 보여주며, 그 물성에 대한 최적화 지침을 제공한다. • 격자 패턴 강-구리 복합재는 직접 에너지 적층을 통해 제조되었다. • 스파크 플라즈마 소결(spark plasma sintering)의 후처리는 복합재의 유효 열전도도와 압축 강도를 향상시킨다. • 후처리는 강 구성 원소의 구리 격자 내 확산을 유발하여 상 분리를 초래한다. • 후처리로 인한 강-구리 계면의 열 접촉 열전도도 향상은 복합재의 향상된 유효 열전도도에 기인한다. • 본 연구는 격자 패턴 복합재의 실현 가능성과 공정 최적화에 대한 통찰을 제공한다.

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