3차원적 다공성 산화 마그네슘 나노시트/폴리(비닐리덴 플루오라이드) 복합체의 마찰학적 특성에 관한 연구
저자
발행사항
서울 : 연세대학교 공학대학원, 2019
학위논문사항
학위논문(석사) -- 연세대학교 공학대학원 화공생명·에너지공학전공 2019.2
발행연도
2019
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
기타서명
A study on tribology performance of three-dimensional mesoporous MgO nanosheets/poly(vinylidene fluoride) composites
형태사항
v, 40장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김종학
UCI식별코드
I804:11046-000000519424
소장기관
For the improvement of the tribological properties of poly(vinylidene fluoride) (PVDF), PVDF/MgO_B composites introduced commercially available MgO beads (MgO_B) and PVDF/MgO_NS composites introduced three-dimensional mesoporous MgO nanosheets (MgO_NS) synthesized using a facile non-hydrothermal method were prepared. A study on materials having suitable for a base isolation system has been conducted using the PVDF/MgO_B composites and the PVDF/MgO_NS composites.
Properties of the PVDF/MgO_B composites and the PVDF/MgO_NS composites were analyzed by various methods such as high-resolution X-ray diffractometry (HR-XRD), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), FE-SEM-energy-dispersive X-ray spectrometry (FE-SEM-EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR).
In addition, regarding the wear-resistant test was applied to the recipro-mode in order to simulate repeated movements in a certain direction as an actual earthquake.
As a result of the study, MgO_NS as a filler of PVDF was found to be advantageous to improve the frictional properties compared to MgO_B as a filler of PVDF. In particular, PVDF/MgO_NS composites with MgO_NS content of 5.0 wt.% show an initial friction coefficient of 0.091 and a specific wear rate of 0.0180, which is the best tribological performance among PVDF-based composites according to previous studies. Such improved performance is attributed to characteristics of MgO_NS having a porous and layered nanosheet structure. Such structural characteristics of MgO_NS induce intimate interaction between PVDF and MgO_NS, and high dispersibility by deep penetration of PVDF polymer chain, also, it is possible to improve the properties of PVDF with a small amount of MgO_NS.
폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF)의 마찰학적 특성을 향상시키기 위하여, 상업적으로 입수 가능한 산화 마그네슘 알갱이(MgO_B)를 적용한 PVDF/MgO_B 복합체, 및 비수열법을 이용하여 제조된 3차원적 다공성 산화 마그네슘 나노시트(MgO_NS)를 적용한 PVDF/MgO_NS 복합체를 준비하였다. 이와 같이 준비된 PVDF/MgO_B 복합체 및 PVDF/MgO_NS 복합체를 이용하여, 면진 시스템에 적용하기에 적합한 물질에 대한 연구를 수행하였다.
고해상도 X선 회절법(High‐resolution X‐ray Diffractometry, HR‐XRD), 필드 방사 주사 전자 현미경법(Field Emission Scanning Electron Microscopy, FE-SEM), 필드 방사 주사 전자 현미경-에너지 분산 X선 회절법(FE-SEM Energy-Dispersive X-ray Spectrometry, FE-SEM-EDS) 및 푸리에 변환 적외 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR) 등의 다양한 방법을 이용하여, 준비된 PVDF/MgO_B 복합체 및 PVDF/MgO_NS 복합체의 특성을 분석하였다.
나아가, 내마모 테스트는 실제 지진에서와 같이 일정 방향으로 반복 이동하는 경우를 모사하기 위하여, 왕복 모드를 적용하여 수행하였다.
연구 결과, MgO_B를 PVDF의 충진제로 적용하는 것에 비하여 MgO_NS를 PVDF의 충진제로 적용하는 것이 마찰학적 특성을 향상시키기에 유리한 것으로 나타났다. 특히, MgO_NS의 함량이 5.0 wt.%인 PVDF/MgO_NS 복합체의 경우 0.091의 초기 마찰 계수 및 0.0180의 비마모율을 나타내었으며, 이는 기존 연구에 따른 PVDF계 복합체 중 가장 우수한 마찰학적 성능이다. 이와 같이 향상된 마찰학적 성능은 다공성 및 층상의 나노시트 구조를 가지는 MgO_NS의 특성으로 인한 것이다. 이와 같은 MgO_NS의 구조적인 특성은 PVDF 고분자 사슬의 깊은 침투에 의한 PVDF와 MgO_NS 간의 긴밀한 상호 작용 및 높은 분산성을 유도하고, 또한 적은 함량의 MgO_NS로도 PVDF의 물성 향상을 가능하게 한다.
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