고엔트로피 합금(HEAs)은 다수의 원소를 거의 동일한 비율로 혼합하여 기존 합금과는 차별화된 미세조직과 우수한 기계적 특성을 구현하는 신개념 금속 소재입니다. 본 연구실에서는 다양한 원소 조합을 통한 고엔트로피 합금의 설계, 합성 및 특성 평가에 집중하고 있습니다. 특히, AlCrFeNi, CoCrFeNi, TiZrHfNiCu 등 다양한 조성의 고엔트로피 합금에 대한 미세조직 제어, 상변태 거동, 결정립 크기 조절, 나노구조화 기술을 통해 강도, 연성, 내식성, 내열성 등 다기능적 특성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 고엔트로피 합금의 미세조직 및 상변태 거동에 대한 체계적인 분석을 통해, 열처리, 합금화, 스퍼터링 등 다양한 공정 조건이 미치는 영향을 규명하고 있습니다. 최근에는 마그네트론 스퍼터링, 3D 프린팅 등 첨단 제조기술을 활용하여 나노결정질 및 비정질 구조의 고엔트로피 합금 박막, 코팅, 벌크 소재를 개발하고, 이들의 기계적·물리적 특성을 정밀하게 평가하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 항공우주, 자동차, 에너지, 전자기기 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 고성능, 경량화, 내구성 소재의 실용화에 기여하고 있습니다. 또한, 고엔트로피 합금의 새로운 조성 탐색, 상변태 메커니즘 해석, 나노구조 제어를 통한 혁신적 소재 개발을 목표로, 국내외 산학연 협력 및 국가 연구과제 수행을 활발히 진행하고 있습니다.

벌크 비정질 금속(BMGs)은 원자 배열이 무질서한 비정질 상태를 유지하는 금속 소재로, 기존 결정질 금속에 비해 매우 높은 강도와 우수한 탄성, 내식성, 자기적 특성 등을 보유합니다. 본 연구실은 다양한 조성의 BMGs 및 나노-유텍틱 복합재료의 개발, 결정화 거동, 상변태, 미세조직 제어, 기계적 특성 향상에 관한 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 특히 Ti, Zr, Cu, Ni, Sn, Fe, Co, B, Si 등 다양한 원소를 조합하여 비정질 합금의 조성 최적화, 초고강도 및 고연성 구현, 나노결정립 형상기억합금 개발, 자가치유 합금, 다공성 구조체 등 혁신적 소재를 창출하고 있습니다. TEM, XRD, SEM, 나노인덴테이션 등 첨단 분석기법을 활용하여 미세조직과 기계적 특성의 상관관계를 심층적으로 규명하고, 열처리, 합금화, 스퍼터링 등 다양한 공정에 따른 상변태 및 결정화 메커니즘을 체계적으로 연구합니다. 또한, 벌크 비정질 금속과 나노-유텍틱 복합재료의 계면 제어, 미세조직 조절을 통해 강도-연성 동시 향상, 내식성 및 자기적 특성 극대화, 자가치유 및 스마트 기능 구현 등 차세대 첨단 소재로의 응용 가능성을 넓히고 있습니다. 이러한 연구는 금속 3D 프린팅, 스마트 소재, 에너지 변환, 바이오메디컬 등 다양한 미래 산업 분야에 적용될 수 있는 핵심 원천기술을 확보하는 데 중점을 두고 있습니다.

본 연구실은 금속의 미세조직 및 조성 제어를 통해 다양한 색상 구현이 가능한 컬러 메탈(Color Metal) 및 고기능성 금속 코팅·하드코팅 기술 개발에 주력하고 있습니다. Cu-Ag-Al, Cu-Ge, Cu-Si, Al-Mg-Si, Mg2Si 등 다양한 합금계에서 고용체, 금속간화합물, 나노구조 제어를 통해 영구적인 색상 구현과 동시에 우수한 기계적 특성을 확보하는 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 마그네트론 스퍼터링, 아크 이온 플레이트, 진공 증착 등 첨단 박막 코팅 기술을 활용하여, 내마모성, 내식성, 고경도, 내열성 등 다양한 기능을 갖춘 하드코팅 소재를 개발하고 있습니다. 코팅층의 결정립 크기, 상구성, 계면 구조, 다층 구조 설계 등을 통해 코팅의 내구성, 접착력, 색상, 광학적 특성 등 다양한 요구 조건을 만족시키는 맞춤형 소재를 구현합니다. 이러한 컬러 메탈 및 하드코팅 기술은 전자기기, 자동차, 건축 내외장재, 장식재, 절삭공구 등 다양한 산업 분야에서 미적 가치와 기능성을 동시에 요구하는 차세대 소재로 각광받고 있습니다. 본 연구실은 소재 설계, 공정 최적화, 특성 평가, 산업화 기술 이전 등 전주기적 연구를 통해 실용화 및 상용화에 앞장서고 있습니다.