| 초록 |
전복껍질을 구성하는 nacre는 aragonite 상의 탄산칼슘이 판상형으로 균일하게 적층된 구조를 가지고 있으며, 적층된 미네랄은 chitosan에 의해 접착되어 있는 전형적인 천연 유-무기 복합소재이다. 판상입자의 적층 형태는 박형의 구조체가 고강도를 발현할 수 있는 기본적 형태를 제공하지만, 유-무기 계면상의 화학적 결합력, 맞물려 적층된 판상 입자, 입자 표면 또는 입자 층간에 형성된 미네랄 돌기와 브릿지 등과 같은 계층적 구조는 nacre를 더욱 견고하게 발현하는 요소로 작용한다. 본 연구에서는 상용 판상 알루미나 입자를 사용하여 세가지 요소 (미네랄 돌기, 유-무기 결합력, 고배향성)를 적용하여 nacre 모방 구조체를 형성하고, 이 구조체의 파괴 거동을 확인하였다. 먼저 점토광물을 이용하여 알루미나 표면에 미네랄 돌기를 형성할 수 있었으며, 이렇게 형성된 미네랄 돌기에 실란처리를 함으로써 레진과의 접합력을 향상시켰다. 돌기형성 및 유-무기 결합력 향상은 복합체의 모듈러스와 강도를 함께 증가하는 효과를 나타냈다. 무엇보다 고배향성 구조체를 형성한 판상형 알루미나 복합체는 자연계의 nacre와 동일한 변형 메커니즘 (pull-out-mode)에 의해 발생되며, 이론적인 알루미나의 파괴인성 값보다 우수함을 확인하였다. 또한 모방구조체를 형성하는 알루미나와 레진의 크기 또는 물성변화가 복합체의 변형 또는 파괴에 미치는 영향을 함께 확인하였다. |
