장승환 교수 연구실
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나노복합 구조재료의 열탄성·크리프 및 결함-형상 영향 메커니즘 분석

Mechanistic Modeling of Thermoelasticity and Creep in Nanocomposites with Defect Morphology

연구 내용

그래핀 나노플레이트렛/마그네슘과 바륨티타네이트 계에서 결함, 공극, 인터페이스 형상이 탄성·열탄성 및 크리프에 미치는 영향을 미세역학 및 FEM으로 분석하는 연구

그래핀 나노플레이트렛(GNP) 강화 마그네슘 나노복합과 바륨티타네이트 기반 피에조 나노복합에서 미세 구조 결함과 형상 변화가 연성 물성에 미치는 영향을 규명합니다. 형태 중심 컴퓨테이셔널 시뮬레이션으로 대표체적요소(RVE)를 구성하고, 유한요소 해석을 통해 탄성·열탄성 응답과 크리프 진행을 함께 평가합니다. 또한 결함으로 인한 공극과 GNP 클러스터링이 열팽창 및 크리프 변형을 어떻게 변화시키는지 해석적 근거를 제공합니다. 아울러 CNT 기반 전도성 접착 조성 및 건설 폐기물 기반 전도성 보수재 같은 적용 지점에서 구조 재료의 성능 설계 방향을 연결합니다.

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연구 흐름

그래핀 나노플레이트렛/마그네슘 시스템에서는 2026년 연구를 통해 형태와 결함을 반영한 미세역학·유한요소 통합 모델을 정립했습니다. 대표체적요소를 형태 중심으로 생성하고, 공극·클러스터링이 탄성계수와 열팽창, 크리프 변형에 미치는 영향을 단계적으로 해석하는 흐름으로 전개되었습니다. 동시에 2025년에는 바륨티타네이트 형상과 미세 결함이 결합장(coupled-field) 응답에 미치는 영향을 모델링하여 열-기계 또는 전기-기계 연동 관점을 확장했습니다. 이후에는 구조 재료 설계에 활용 가능한 공정·인터페이스 변수의 우선순위를 도출하는 방향으로 축적되고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

  • GNP/마그네슘 크리프 예측
  • 결함 기반 유효물성 산정
  • 열팽창-탄성 동시 설계
  • RVE 기반 미세역학 해석
  • 인터페이스 영향 정량화
  • 피에조 나노복합 결합장 거동 모델
  • 공극·클러스터링 저감 전략
  • CNT 기반 전도성 접착 배합 설계
  • 건설 폐기물 기반 전도성 보수재 설계
  • 재료 수명평가 연동 해석 프레임

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