- 탄성율 (Young’s Modulus 또는 Elastic Modulus):
- 탄성율은 고체 재료가 얼마나 변형 가능한지를 나타내는 물리적인 상수입니다.
- 이것은 재료에 의해 견디는 응력(스트레스)과 변형(변형률) 사이의 관계를 설명합니다.
- 탄성율이 높을수록 재료는 변형에 저항하며, 응력에 따라 적절히 탄성적으로 반응합니다.
- 포아송비 (Poisson’s Ratio):
- 포아송비는 재료가 일축(축소)되었을 때 다른 축(늘어난 축)에서의 변형에 대한 비율을 의미합니다.
- 일반적으로 포아송비는 -1에서 0.5 사이의 값으로 나타납니다.
- 예를 들어, 어떤 재료가 압축되었을 때 폭이 줄어들면 그 재료의 두께는 늘어나게 됩니다. 포아송비는 이러한 변형에 대한 관계를 설명합니다.
장비명
<modular compact rheometer>
모듈형 소형 레오메터(Modular Compact Rheometer)는 유변학적 특성을 측정하기 위한 장비로, 다양한 액체나 고체 물질의 유변학적 특성을 평가하는 데 사용됩니다. 이 레오메터는 다양한 모듈과 액세서리를 조합하여 다양한 시료 및 실험 유형에 대응할 수 있도록 설계되었습니다.
대표 분석물질
탄성체 및 비 탄성체
분석 할수 있는 것들
- 점도 (Viscosity) 측정: 레오메터는 액체나 고체의 점도를 측정할 수 있습니다. 이는 시료 내에서의 내부 마찰을 이해하고, 유체의 흐름 특성을 결정하는 데 도움이 됩니다.
- 탄성 (Elasticity) 측정: 탄성은 물질의 복원력을 나타내며, 시료가 외부 응력에 얼마나 빠르게 반응하는지를 측정합니다. 이는 고체 물질의 형태 변형에 대한 이해와, 재료의 강성과 탄성 모듈러스를 평가하는 데 중요합니다.
- 흐름 특성 (Flow Behavior) 분석: 레오메터를 사용하여 물질의 흐름 특성을 분석할 수 있습니다. 이는 시료가 어떻게 흘러가는지, 전단율에 따른 물질의 흐름을 파악하는 데 도움이 됩니다.
- 시간 및 온도 의존성 평가: 몇몇 레오메터 모델은 시간과 온도에 따른 물질의 유변학적 특성 변화를 분석할 수 있습니다. 이를 통해 물질의 안정성, 사용 환경에 따른 특성 변화 등을 평가할 수 있습니다.
- 고체와 액체 재료의 특성 비교: 레오메터는 고체와 액체 재료 간의 유변학적 특성을 비교하고, 두 재료의 차이를 이해하는 데 사용될 수 있습니다.
포아송비란?
포아송비(Poisson’s Ratio)는 재료의 탄성에 관한 물리적 특성 중 하나로, 재료가 압축되었을 때 한 방향으로 변형될 때 다른 방향으로의 변형 정도를 설명하는 데 사용됩니다.
일반적으로 포아송비는 재료가 압축되면 폭이 줄어들 때 두께가 늘어나는 정도를 나타내는데 사용됩니다. 포아송비는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다:
ν=−방향 2에 대한 변형률방향 1에 대한 변형률ν=−방향 1에 대한 변형률방향 2에 대한 변형률
여기서 방향 1은 압축되거나 늘어나는 방향이고, 방향 2는 수직 방향입니다. 포아송비는 보통 -1에서 0.5 사이의 값을 가지며, 일반적으로 양수값을 가집니다. 대부분의 재료에서 포아송비는 양수이지만, 특정 재료의 경우 음수일 수도 있습니다.
예를 들어, 포아송비가 0.5라면 재료가 압축될 때, 한 방향으로의 변형으로 인해 수직 방향의 변형률은 그의 절반으로 줄어든다는 것을 의미합니다. 이 값은 재료의 탄성과 관련이 있으며, 탄성을 이해하고 재료의 물리적 특성을 설명하는 데 사용됩니다.
공학 및 재료 과학 분야에서 포아송비는 재료의 설계, 시뮬레이션 및 구조적 특성을 이해하는 데 중요한 파라미터 중 하나입니다.
단위
| 구분 | 단위 |
| 탄성율 | GPa |
| 포아송비 | ratio(비) (-1 ~ 0.5 사이에 값을 가진다.) ex. AlN 의 포아송비 0.236 |
시편규격
| 구분 | 단위(mm) | 실험 규격 |
| 세라믹기술원 | 20 x 20 x 5 | ASTM E4941 |
장비이론
모듈형 소형 레오메터(Modular Compact Rheometer)는 유변학적 특성을 분석하는 장비로, 다양한 물질의 흐름 특성, 탄성, 점도 등을 측정할 수 있습니다. 이 장비의 이론적 기초는 레오메트리에 근거하며, 레오메트리는 액체 또는 고체 물질의 탄성 및 흐름 특성을 연구하는 학문입니다.
모듈형 소형 레오메터는 일반적으로 회전 또는 진동을 통해 시료의 유변학적 특성을 측정합니다. 이론적으로, 레오메터는 다음과 같은 원리를 기반으로 작동합니다:
- 회전 혹은 진동: 레오메터는 회전하는 원판 또는 진동하는 프로브를 사용하여 시료에 응력을 가합니다. 이 응력은 물질의 흐름 특성과 탄성을 측정하는 데 사용됩니다.
- 응력 및 변형 측정: 레오메터는 시료에 가해지는 응력과 변형률을 측정합니다. 시료가 외부 응력에 어떻게 반응하며, 응력이 증가할 때 변형하는 정도를 측정합니다.
- 점도 측정: 레오메터는 시료의 점도를 측정하여 액체 또는 고체의 내부 저항을 결정합니다. 이는 시료가 흐름하는데 필요한 응력과 관련되어 있습니다.
- 탄성 측정: 레오메터는 시료의 탄성을 측정하여 외부 응력이 제거됐을 때 시료가 초기 형태로 복원되는 정도를 평가합니다.
- 온도 및 시간 의존성 분석: 일부 레오메터는 시간과 온도에 따른 시료의 유변학적 특성 변화를 분석합니다. 이는 재료의 안정성, 사용 환경에 따른 특성 변화 등을 평가하는 데 사용됩니다.
이러한 이론적 기초를 바탕으로 모듈형 소형 레오메터는 시료의 유변학적 특성을 평가하고, 다양한 산업 분야에서 재료의 품질 제어, 제품 설계 및 연구 개발에 활용됩니다.
- ASTM E494은 “Standard Practice for Measuring Ultrasonic Velocity in Materials”의 ASTM(미국 재료 및 시험 학회) 규격서입니다. 이 규격은 재료 내에서 초음파 속도를 측정하기 위한 절차와 방법을 제시합니다.
이 규격은 다양한 산업 및 분야에서 재료의 물성과 품질을 평가하는 데 사용됩니다. 초음파 속도 측정은 재료의 밀도, 탄성, 응력 상태 등을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 정보는 재료의 품질 향상, 소재 선택, 제품 설계 및 생산 과정에서 중요한 결정 요소로 활용될 수 있습니다. ↩︎