| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2013년 가을 (11/06 ~ 11/08, 제주롯데호텔) |
| 권호 | 19권 2호 |
| 발표분야 | C. 에너지/환경 재료(Energy and Environmental Materials) |
| 제목 | 주기적 온도 변화에 따른 faceted 상과 nonfaceted 상의 고상/액상 계면의 섭동 |
| 초록 | 고상/액상 계면(이하 고액계면)은 열적 평형상태를 유지하였을 경우 정지된 상태로 존재한다. 온도를 높이거나 내렸을 경우 고액 계면은 고상이 용융되거나 액상이 응고하는 방향으로 이동하게 된다. 이때 고액계면이 얼마나 민감하게 온도 변화에 대응하여 이동하는가는 고액계면의 mobility에 의존하게 된다. 그리고 이 mobility는 물질의 종류에 따라 달라진다. 응고할 때 물질에 따라 faceted 형상(각진 형상)과 nonfaceted 형상(둥근 형상)를 보이는데 이 형상에 따라 faceted 상, nonfaceted 상으로 물질을 구분한다. 응고조직에서 판상 등의 형태로 나타나는 상이 faceted 상이며 dendrite 상이 nonfaceted 상이다. Faceted 상은 응고 시 측면성장을 하고 nonfaceted 상은 연속성장을 한다. 따라서 faceted 상은 nonfaceted 상에 비해 고액계면의 mobility가 떨어져 온도변화에 대한 민첩성이 낮아지게 된다. 본 연구에서는 faceted 상과 nonfaceted 상을 구성하는 물질의 모델 물질로서 몇 종류의 투명유기물질을 택하여 주기적인 온도변화 하에서 고액계면이 어떻게 섭동하는지 실시간으로 직접 관찰 하였다. 이를 통해 faceted 상과 nonfaceted 상의 고액계면의 특성을 이해하고자 한다. 실험에 사용된 투명유기물질은 다음과 같다: pivalic acid (PVA), succinonitrile (SCN), SCN-2wt%salol, salol, camphene, camphor-50wt%naphthalene, camphor-35wt%naphthalene. 투명유기물질을 직사각형 형태(4×0.2×300mm3)의 모세관 셀에 넣고 현미경상에 장착된 온도구배 가열장치(일방향응고 장치)에서 고액계면이 형성되도록 온도구배를 설정하였다. 고액계면이 형성된 후 온도구배 가열장치의 hot chamber에 인위적으로 주기적인 온도변화를 가하였다. 온도변화의 진폭은 1K에서 20K까지 변화시켰다. 실험에 사용된 faceted 상과 nonfaceted 상은 예측했던 대로 고액계면의 민첩성에 대조적인 양상을 나타냈다. Camphor-50wt%naphthalene계에서 faceted 상인 초정 naphthalene의 경우, 온도변화에 매우 둔감한 고액계면 거동을 나타낸 반면 nonfaceted 상을 구성하는 물질들의 경우 고액계면이 온도변화에 민감하게 반응하였다. 그러나 faceted 상으로 알려진 salol의 경우 고액계면이 예상과 달리 온도변화에 민첩하게 대응하였는데 이에 대한 논의를 시도하였다. |
| 저자 | 주수현1, 이호석1, 이규희1, 김영도2, 오승탁3, 석명진1 |
| 소속 | 1강원대, 2한양대, 3서울과학기술대 |
| 키워드 | faceted상; nonfaceted상; 고액계면; mobility |
