유전 알고리즘을 활용하여 폼 기판의 상부 및 중간 표면에 마름모꼴 탄소 타일을 최적으로 결합함으로써 초광대역 및 광각 육각 전자기 스텔스 메타물질을 설계하였다. 본 연구에서는 처음으로, 기존 안테나 시스템에 대해 감지 불가능한 편광 상태를 갖는 복사 상태로 변환하는 스텔스 메커니즘을 규명하였다. 이는 초광대역에서 유도된 흡수성 표면 플라즈몬 폴라리톤의 일부를, 3개의 축 방향 주기적 모서리와 슬릿으로부터 횡전기(TE) 및 횡자기(TM) 편광 모두에 대해 변환하여 이루어진다. 측정 결과, -10 dB 반사손실 대역폭(BW)은 법선 입사에서 1~11.66 GHz 범위에서 달성되었으며, 이때 분수 대역폭은 168.4%였다. 또한 입사각 θ가 0°~45°일 때 TE 및 TM 편광 모두에서 -10 dB 분수 대역폭 49.95%가 확인되었다. 무엇보다도, θ가 0°~60°일 때 TE 편광에 대해 분수 대역폭이 64.83%까지 도달하였는데, 이는 정사각형 형상의 메타물질 흡수체를 기반으로는 달성되지 못한 성과이다. 이러한 설계 전략은 흡수 전력, 반사각 변화, 또는 주파수 대역 이동과 같은 장기간 고착된 스텔스 개념으로부터 벗어날 수 있는 길을 열 수 있다.

4차원(4D) 바이오프린팅은 정밀의학에서 큰 잠재력을 지니며, 인체와 조직에서 일어나는 역동적 변화를 모사하여 개인맞춤형 치료를 제공할 수 있게 한다. 4D 프린팅을 위한 스마트 재료(즉, 특정 자극에 반응하는 재료)는 생분해성, 생체적합성, 가공의 용이성 같은 특성을 나타내야 하며, 동시에 프로그램된 형상에서 시간에 따른 거동을 예측할 수 있어야 한다. 본 연구는 체온 반응형 형상기억 폴리머(SMP)의 개발에 초점을 두었다. SMP의 열적 특성을 분석하였고, 3차원 프린팅 기법으로 제작한 구조를 통해 생분해성과 생체적합성을 평가하였다. 유한요소(FE) 해를 이용한 시뮬레이션 결과는 실험에서 측정한 값과 양호하게 일치하였다. 본 연구 결과는 다양한 조건에서 SMP의 거동에 대한 이해에 기여하며, 정밀의학 및 4D 바이오프린팅에서의 잠재적 응용을 위한 개발된 재료의 효과성을 검증한다. 본 재료는 4D 바이오프린팅으로 제작한 카테터, 스텐트, 인공 지지체(스캐폴드)와 같은 의료기기에 활용될 가능성이 있다.  

유전 알고리즘을 활용하여 폼 기판의 상부 및 중간 표면에 마름모꼴 탄소 타일을 최적으로 결합함으로써 초광대역 및 광각 육각 전자기 스텔스 메타물질을 설계하였다. 본 연구에서는 처음으로, 기존 안테나 시스템에 대해 감지 불가능한 편광 상태를 갖는 복사 상태로 변환하는 스텔스 메커니즘을 규명하였다. 이는 초광대역에서 유도된 흡수성 표면 플라즈몬 폴라리톤의 일부를, 3개의 축 방향 주기적 모서리와 슬릿으로부터 횡전기(TE) 및 횡자기(TM) 편광 모두에 대해 변환하여 이루어진다. 측정 결과, -10 dB 반사손실 대역폭(BW)은 법선 입사에서 1~11.66 GHz 범위에서 달성되었으며, 이때 분수 대역폭은 168.4%였다. 또한 입사각 θ가 0°~45°일 때 TE 및 TM 편광 모두에서 -10 dB 분수 대역폭 49.95%가 확인되었다. 무엇보다도, θ가 0°~60°일 때 TE 편광에 대해 분수 대역폭이 64.83%까지 도달하였는데, 이는 정사각형 형상의 메타물질 흡수체를 기반으로는 달성되지 못한 성과이다. 이러한 설계 전략은 흡수 전력, 반사각 변화, 또는 주파수 대역 이동과 같은 장기간 고착된 스텔스 개념으로부터 벗어날 수 있는 길을 열 수 있다.

4차원(4D) 바이오프린팅은 정밀의학에서 큰 잠재력을 지니며, 인체와 조직에서 일어나는 역동적 변화를 모사하여 개인맞춤형 치료를 제공할 수 있게 한다. 4D 프린팅을 위한 스마트 재료(즉, 특정 자극에 반응하는 재료)는 생분해성, 생체적합성, 가공의 용이성 같은 특성을 나타내야 하며, 동시에 프로그램된 형상에서 시간에 따른 거동을 예측할 수 있어야 한다. 본 연구는 체온 반응형 형상기억 폴리머(SMP)의 개발에 초점을 두었다. SMP의 열적 특성을 분석하였고, 3차원 프린팅 기법으로 제작한 구조를 통해 생분해성과 생체적합성을 평가하였다. 유한요소(FE) 해를 이용한 시뮬레이션 결과는 실험에서 측정한 값과 양호하게 일치하였다. 본 연구 결과는 다양한 조건에서 SMP의 거동에 대한 이해에 기여하며, 정밀의학 및 4D 바이오프린팅에서의 잠재적 응용을 위한 개발된 재료의 효과성을 검증한다. 본 재료는 4D 바이오프린팅으로 제작한 카테터, 스텐트, 인공 지지체(스캐폴드)와 같은 의료기기에 활용될 가능성이 있다.  

소결(sintering)이란 분말 재료를 고온에서 가열하여 고체 덩어리를 형성하는 공정을 의미한다. 이 공정은 용융점 이하에서 가열하여 강도와 치밀도를 향상시키고, 입자 간 부착을 통해 전기적 연결을 형성한다는 특징이 있다. 현재 산업에서 반도체 패키징의 중요성이 점점 커짐에 따라 소결 공정의 발전은 필수적이다. 그러나 소결 중 Cu의 표면에 형성되는 산화층은 전기 전도도를 저해하고 접착 성능을 감소시켜, 이를 반도체 부품으로 사용할 때 중대한 문제를 유발할 수 있다. 따라서 이 산화층을 제거하는 것은 부품 성능을 향상시키는 데 중요하다. Cu 표면의 산화층을 억제하고 제거하기 위해 다양한 화학적 식각(etching) 방법이 흔히 사용된다. 본 연구에서는 산을 사용하여 산화층의 형성을 억제하고, 서로 다른 분자량을 갖는 poly(acrylic acid)(PAA)를 사용하여 소결 성능을 비교하였다. 실험은 산화층 제거의 효율성과 소결된 Cu 칩의 전기적 및 접착적 특성에 대한 영향을 평가하기 위해 수행되었다. Cu 입자 간 열적 안정성, 산화층 제거 효율, 입자 간 연결성, 접착, 전기 전도도를 평가하기 위해 열중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA), X‐ray photoelectron spectroscopy(XPS), X‐ray diffraction(XRD), 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM), 랩 전단 강도(lap shear strength) 시험, 그리고 4점 프로브(four‐point probe) 측정과 같은 분석 기법을 활용하였다. 전기 전도도는 다음과 같은 결과를 보였다: 활성화제(activator)가 없는 Cu 칩은 1.0 × 10 4 S/m, 아크릴산(acrylic acid, AA)을 사용한 경우 7.9 × 10 3 S/m, PAA2k를 사용한 경우 1.8 × 1 4 S/m, 그리고 PAA250k를 사용한 경우 4.0 × 10 4 S/m이었다. 이러한 결과는 소결된 Cu 칩의 전기 전도도가 PAA의 분자량이 증가할수록 향상됨을 시사한다. 또한 접착 특성이 개선되었고, 표면 산소 함량이 감소하였다. 본 연구의 결과는 PAA의 분자량이 높을수록 소결된 Cu 칩에서 산화층 제거가 더 효과적으로 이루어짐을 보여준다. 본 연구는 반도체 패키징 산업에서의 Cu 소결 연구 및 개발에 기여하며, 적절한 소결 첨가제 및 폴리머 분자량을 선택하기 위한 지침을 제공함으로써 반도체 패키징 기술의 발전에 기여한다.

, 우수한 인장 강도 및 균일한 파괴 형태는 반도체 패키징에서 요구되는 탁월한 열 안정성, 기계적 건전성 및 균열 저항성에 대한 핵심 요건을 나타낸다. 이러한 특성들과 신속한 UV 경화는 제안된 시스템이 시스템-인-패키지(SiP) 및 3D 집적과 같은 고급 응용에 적합함을 뒷받침한다.

본 연구는 카본 블랙(CB), 운모(mica), 표면 개질 운모(SM)로 구성된 하이브리드 필러 시스템이 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM)/부타디엔 고무(PB) 복합재의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. CB로 인한 환경 문제를 완화하기 위해 운모를 부분 대체재로 도입하였고, 우레아디옵로필트리메톡시실란(URE)을 이용한 표면 개질을 통해 고무 매트릭스와의 상용성을 향상시켰다. 하이브리드 필러 시스템과 표면 개질을 포함하는 복합재는 경화 거동, 가교 밀도, 기계적 및 탄성 특성, 동적 점탄성 특성의 관점에서 평가되었다. 레올로지 분석 결과, 고함량의 운모는 열전도도 감소와 가속제 흡착 저하로 인해 황화(vulcanization)를 지연시켰으나, SM 복합재는 이에 준하는 경화 성능을 유지하였다. 팽윤 시험은 비개질 운모의 함량이 증가할수록 가교 밀도가 감소함을 보여준 반면, SM 충전 시료는 네트워크 밀도를 향상시켜 계면 상호작용이 강화되었음을 확인하였다. 기계적 시험에서는 SM을 포함한 고무 배합물이 인장강도에서 평균 17%, 인성(toughness)에서 평균 20%의 향상을 나타냈다. 특히 CB20/SM10 조성은 인장강도, 파단 연신율, 인성의 균형 잡힌 향상을 달성하여 CB만을 사용한 시스템의 성능을 초과하였다. 또한 반발 회복탄성(rebound resilience) 및 Tan δ 분석 결과, 저함량 SM은 에너지 소산을 감소시키고 탄성을 향상시킨 반면, 과도한 필러 로딩은 히스테리시스(hysteresis) 증가로 이어졌다. 압축 영구변형(compression set) 결과는 SM을 포함한 시스템의 열적 안정성과 회복 능력을 뒷받침하였다. 전반적으로, URE로 개질된 운모를 포함하는 하이브리드 필러 시스템은 필러 분산과 고무-필러 상호작용을 유의하게 향상시켜, 엘라스토머 복합재 응용을 위한 지속가능하고 고성능의 해결책을 제공함을 보여주었다.