| 중국 고분자 및 복합재료제조과정 최적화설계시스템 개발 | ||
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고분자 및 복합재료의 산업화제조과정은 복잡한데, 재료는 대부분 非등온, 非등압, 복잡한 변화상태에 처해 있으며 게다가 화학적 열효과, 겔효과, 점성 열소비효과 등의 현상으로 인해 재료구조와 성능은 시간, 공간내의 非균일성을 유발하며 심지어는 재료의 사용성능에 영향을 미칠 수 있다. 그동안 국내외의 많은 학자들은 해당 문제의 연구에 주력하였고 복잡한 가공조건에서 재료제조—구조—성능의 상관관계 및 그 법칙을 밝혀 재료의 최적화설계와 최적 처리창의 선택을 실현하려고 시도하였으나 시뮬레이션의 복잡한 제조과정, 집적연구 실현 및 정량 재료구조와 성능의 시간변화와 공간분포법칙 규명 등에서 진전이 미미했다. 장춘응용화학연구소와 산동대학은 재료성능에 대한 정량조절제어메커니즘 규명, 재료제조과정의 최적화설계 실현 등의 핵심문제에 입각하여 2002년부터 ‘고분자 및 복합재료제조—구조—성능 상관관계의 유한요소분석 및 최적화설계’에 대한 연구를 추진했다. 연구자는 유한요소법, Monte Carlo법, 증분이론, 반응통계학, 화학유변학, 최적화설계 등의 다양한 학과지식을 종합적으로 활용하였고 실험연구, 이론연구와 시뮬레이션을 상호 결합시켰다. 고분자재료의 겔 전이, 폴리올레핀의 반응압출, 섬유복합재료의 액체상태 모형 등의 대표적인 재료제조과정에서 최초로 겔제조과정의 유한요소 시뮬레이션을 목표함수풀이방법으로 삼았고 유전자 알고리즘을 재료성분과 제조조건의 검색최적화방법으로 삼았으며 겔 전이과정의 최적화설계의 컴퓨터모의시스템을 구축했고 겔제조과정의 반응제어, 구조제어 및 성능조절제어를 실현했다. 非등온, 非등압 등의 복잡한 가공조건에서 화학반응이 고분자재료의 구조와 변화특성에 미치는 영향법칙을 정량적으로 밝혔고 최초로 중합반응압출성형과정의 화학열효과와 겔효과의 커플링작용을 수치로 분석했다. 또한 결함종류, 함량 및 분포의 복합재료역학성능과 파괴행위에 미치는 영향법칙을 밝혔고, 겔 전이, 반응압출 및 복합재료 제조 및 파괴의 기초이론과 연구방법을 다양화하였다. 본 프로젝트 연구과정에 발표한 논문은 30여편이며, 국가판권국으로부터 획득한 컴퓨터소프트웨어저작권은 3건이다. 또한 다수의 국방기술을 보유하여 탄소섬유 복합재료의 우주항공 등 분야에서 응용 및 보급시켰다. 그밖에도 자체 개발한 플라스틱제품의 열경화기법에 기반한 시뮬레이션소프트웨어와 올레핀반응압출 시뮬레이션소프트웨어가 응용되면서 경제적 사회적 효과가 가시화되었다. 정보출처 : http://paper.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2011/2/241707.html |
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