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첨단기술정보

고강도 고연성 금속의 나노구조: 나노쌍정(nanotwins)의 역할

전문가 제언: 전통적으로 금속에서 고강도와 고연성의 두 성질은 상호배타적인 것으로 생각되어 왔다. 그러나 2009년에 나노쌍정(경면대칭으로 분리된 두 결정의 결정립계)을 포함하는 나노결정 구조의 동(Cu)에서 나노쌍정 간 거리가 ~15nm로 감소함에 따라 강도와 연성이 동시에 증가하는 놀라운 현상이 관찰됨으로써 두 성질을 겸비한 재료의 탐색이 주목받게 되었다. 그런 현상을 일으키는 소성변형 메커니즘의 연구에서 나노쌍정의 역할을 모호하게 하는 것은 결정립계의 존재이다. 이 문제를 해결하기 위해 최근 Jang 등(Nature Nanotechnology, 7, pp.594~601, 2012)은 나노쌍정만으로 구성된 독립적 단결정 동 나노기둥(nanopillar)을 만드는 데 성공하였다. 이 나노기둥에는 기계적 성질에 대한 나노쌍정의 효과를 덮을 수 있는 결정립계는 물론 다른 아무런 미세구조도 존재하지 않는다. 그들은 전자현미경 속에서의 제자리(in situ) 기계적 성질 측정과 분자동역학 시뮬레이션 결과를 종합하여 나노쌍정의 역할을 밝힘으로써 이 재료의 소성변형 메커니즘을 규명할 수 있었다.