에폭시 나노복합체 계면 하중전달과 확산접합 공극 거동의 원자 단위 다중스케일 모델링 연구

Atomistic Multiscale Modeling of Load Transfer in Epoxy Nanocomposites and Void Evolution in Diffusion Bonding Research

연구 내용

분자동역학 기반 계면 거동을 바탕으로 에폭시 나노복합체의 하중전달 특성과 확산접합에서의 공극 형성 메커니즘을 다중스케일로 모델링하는 연구

나노복합재와 접합 소재에서 기계적 성능은 계면 하중전달과 공극/확산 거동에 의해 좌우됩니다. 본 연구는 분자동역학으로 나노 수준 응력 변화와 원자 운동을 추적하여, 에폭시의 가교 전환에 따른 국소 구조 특성이 매트릭스-필러 사이 하중전달에 미치는 영향을 분석합니다. 동시에 equivalent FE model과 weakened interface 개념을 결합하여 거시적 거동으로의 연결을 수행합니다. 더 나아가 확산접합에서는 결정립 크기 변화가 계면 공극과 계면 확산계수에 미치는 영향을 분자 수준에서 해석하여, 표면 확산과 원자 확산이 품질에 미치는 기여를 규명합니다. 이를 통해 소재 설계 변수의 인과관계를 계산적으로 정리합니다.

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연구 흐름

초기에는 에폭시 나노복합체에서 가교 전환에 따른 계면-주변 국소 응력 진화를 분자 수준에서 관찰하고, 이를 다중스케일 모델로 연결하는 연구를 수행했습니다. 이후 interfacial load transfer를 정량화하기 위해 원자 운동과 구조 특성의 상관을 강화하고, weakened interface 개념을 적용해 거동 예측의 일관성을 확보했습니다. 최근에는 계면 공극과 확산 접합 품질로 범위를 확장하여, 결정립 크기 효과가 계면 확산과 공극 형성에 미치는 영향을 원자 단위에서 분석하는 방향으로 심화했습니다.

활용 가능성

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

에폭시 나노복합체 하중전달 설계
계면 약화 모델 기반 수명 예측
그레인 크기-공극 상관 모델링
Cu-Cu 확산 접합 신뢰성 평가
계면 확산 거동 정량화
원자 구조 기반 기계적 강도 설계
열·기계 복합 조건 시뮬레이션
공정-미세구조 연계 최적화
접합 계면 품질 제어 지표
소재 개발 R&D 가속