| 고분자 Vol.63 No.5 |
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특집
분자 마찰학의 진전: 윤활성 고분자와 계면 해석 |
| 전망 |
| 281 팽윤한 고밀도 고분자 브러쉬의 뛰어난 윤활성 | 사카키바라 게이타, 츠지 요시노부 |
| <Abstract> 원자 힘 현미경(AFM)과 표면 힘 측정기(SFA)를 이용한 저부하 정밀 마찰력 측정을 통해서 고밀도 고분자 브러쉬와 저밀도 고분자 브러쉬의 본질적인 차이가 분명하게 밝혀졌다. 본 원고에서는 맞닿아 있는 고분자 브러쉬가 나타내는 마찰 특성을 설명하고, 생체의 계층 구조를 모방한 새로운 마찰 재료를 소개한다. 키워드: Polymer Brush / Tribology / Friction / Bottle-Brush / Cellulose Nanofiber / Bio-Compatibility |
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| 인공관절과 관련된 고분자재료의 마찰학 | 사와에 요시노리 |
| <Abstract> 인공 관절의 접동면을 위한 재료로써 초고분자량 폴리에틸렌이 널리 이용되고 있다. 그러나 폴리에틸렌이 마모되면서 발생하는 마모 가루는 인공 관절의 수명을 제한하는 주원인이 되고 있다. 본 원고에서는 생체 내에서 마모 가루가 발생하는 메커니즘에 관한 연구결과와 함께, 재료의 내마모성을 향상하기 위한 몇 가지 시도를 소개한다. 키워드: Joint Prosthesis / UHMWPE / Wear / Wear Particles / Osteolysis / Cross-Linked PE / Oxidative Degradation |
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| 하드 디스크 드라이브 내 윤활제의 Disk-to-Head 전이에 관한 과제 | Paul H. KASAI |
| <Abstract> 마그네틱 하드 디스크의 탄소 보호막 위의 윤활층은 서브 단일분자층으로 이루어져 있다. 모든 윤활성 고분자 사슬은 화학적 결합을 통해서 탄소층에 접합되어 있기 때문에, Disk와 Head 간에 윤활 물질의 이동이 발생해서는 안 된다. 그러나 실질적으로 현재 통용되고 있는 하드 디스크에서는 이와 같은 윤활 물질의 이동이 끊임없이 발생한다. 왜 이와 같은 현상이 발생할까? 격렬하면서도 빈번한 Disk와 Head 간 상호작용의 결과, 슬라이더의 알루미나 표면에 높은 산성을 갖는 루이스 산점이 형성되며, 생성된 루이스 산점은 고분자 사슬에 다중 분열반응을 일으키는 촉매로 작용한다. 다중 분열반응의 결과로 윤활 물질의 이동성 파편이 형성되며, 이를 통해서 윤활 물질의 이동이 발생하게 된다. |
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| 점착 및 마찰 현상을 고분자 사슬의 수준에서 생각하다: 이론 및 시뮬레이션을 이용한 해석 | 모리타 히로시 |
| <Abstract> 실험만으로는 이해할 수 없는 현상을 분석하기 위한 방법으로써 시뮬레이션이 이용되고 있다. 특히, 점착 및 마찰 등의 계면 현상 중에는 실험만으로는 분석할 수 없는 것들이 많기 때문에, 시뮬레이션 방법을 이용한 분석에 대한 기대가 크다. 본 원고에서는 이론적인 연구 및 시뮬레이션을 이용하여 점착 및 마찰 현상이 일어나는 계면에 대해서 알게 된 기초적인 지식과 이를 이용한 응용연구의 예를 소개한다. 키워드: Coarse-Grained Simulations / Polymer Chain / OCTA / Adhesion / Dynamics of Contact Line |
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| 토픽 |
| FM-AFM으로 관찰하는 계면 액체의 조직 구조 | 오니시 히로시 |
| <Abstract> 주파수 변조 원자 힘 현미경(FM-AFM)은 계면에서의 고체의 지형 및 액체의 구조를 관찰하는 도구로서 이용 가능하다. 팁을 포함한 캔틸레버는 공명 진동하며, 캔틸레버 공명 진동수의 변화를 통해서 계면의 액체가 팁에 미치는 힘의 변화(척력 또는 인력)를 파악할 수 있다. 본 원고에서는 친수성 치올 단분자층에서 관찰된 결과를 소개한다. 팁 표면 힘의 이차원 분포는 고체와 액체의 구성과 밀접하게 연관되어 있으며, 팁의 정점의 반경 변화는 팁 표면 힘의 이차원 분포에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다. 이 결과는 관찰된 힘의 분포가 계면 위에 위치한 캔틸레버 팁의 존재에 의해 크게 영향을 받지 않는다는 것을 시사한다. 키워드: Liquid-Solid Interfaces / Liquid Structure / Thiolate Monolayers / Atomic Force Microscopy |
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| 소프트 경계층의 구축을 통한 저마찰 슬라이딩의 실현 | 히라야마 도모코 |
| <Abstract> "마찰학"은 기계의 슬라이딩 표면에서 발생하는 마찰, 마모, 윤활 현상을 연구하는 중요한 공학 분야 중 하나이다. 계면 윤활을 통해서 마찰을 줄이는 소프트 경계층은 최근 많은 주목을 받고 있으며, 다양한 분야의 연구를 접목하는 과정에서 경계층을 분석하는 새로운 방법들이 제안되고 있다. 본 연구진은 유성 첨가제에 의해 형성된 소프트 경계층의 구조를 분석하기 위하여 고체-액체 계면의 중성자 반사율을 측정하였다. 실험결과 확인된 반사율과 이론적인 예측치 간의 비교를 통해서 금속 표면의 유성 첨가제층이 수 나노 미터 이하로 매우 얇다는 사실이 밝혀졌다. 표면에서의 마찰력을 더욱 줄이기 위해서, 본 연구진은 소프트 경계층으로서 친유성 농축 고분자 브러쉬로 구성된 경계층을 개발했다. 마크로 마찰성 시험 결과, 유성 윤활제를 이용한 경우 고분자 브러쉬로 이루어진 표면 사이의 마찰계수는 0.01 미만인 것으로 나타났다. 유성 윤활제를 사용하지 않은 경우 동일한 고분자 브러쉬 표면의 마찰 계수는 0.1 이상이었다. 소프트 경계층의 개발을 통해서 가까운 미래에 뛰어난 윤활성을 갖는 표면을 구축할 수 있을 것으로 기대된다. 키워드: Tribology / Lubrication / Soft Boundary Layer / Low-Friction / Lubricating Oil / Additive |
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| “관찰”은 “앎”으로 연결된다! 마찰 계면의 실시간 관찰 | 사토 다카아키, 이시다 다다시, 후지타 히로유키 |
| <Abstract> 실시간으로 나노수준에서 일어나는 변형을 관찰하는 것은 마찰 및 윤활 현상의 메커니즘을 이해하기 위해서 매우 중요하다. TEM 실험 장치와 결합되어 있는 본 연구진의 마이크로기기는 변형과 힘, 그리고 접촉면의 단면적을 측정할 수 있다. 본 원고에서는 Ag, DLC 및 Si 등 다양한 재료의 관찰 결과를 비교한다. 키워드: Nanotribology / Friction / TEM |
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| 성장하는 고분자 |
| 성공체험을 통해서 매료된 고분자 합성 연구 | 나미코시 다케시 |
| <Abstract> 연구를 처음 시작했을 때, 필자는 연구를 잘할 수 있을지에 대한 자신감이 없었다. 그러나 다행히도 연구에서의 성공 체험을 통해서 고분자 화학을 연구하는 즐거움을 경험할 수 있었다. 앞으로도 성공 체험을 거듭함으로써 좋은 연구 결과를 얻을 수 있도록 노력하고자 한다. |
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| 고분자과학의 최전선 |
| 나노 분자구조로서의 실린더형 고분자 브러쉬 | Yongming CHEN, Yechao YAN |
| <Abstract> 구에서 실린더에 이르기까지 다양한 형태를 형성할 수 있는 단일 분자 나노구조체의 한 종류로서, 실린더형 고분자 브러쉬는 잘 정의된 구조와 조절 가능한 계층적 기능을 가진다. 본 원고에서는 실린더형 고분자 브러쉬의 합성과 실린더형 고분자 브러쉬를 이용한 단일 분자 나노구조체의 제조에 관한 연구를 소개한다. 키워드: Cylindrical Molecular Brushes / Nanoobjects / Polymer Synthesis |
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