Earticle

초록

영어

Polymer thin films are widely utilized as functional materials in various advanced industrial applications, including flexible electronics, biosensors, optical coatings, and microelectromechanical systems (MEMS). Among their mechanical properties, the elongation at break is considered a critical indicator for evaluating durability and reliability, especially under external loading or tensile stress. In this study, polymer films of identical material were fabricated with varying thicknesses (ranging from a few to several tens of micrometers), and their elongation characteristics were quantitatively analyzed using an instrumented indentation test with a 0.4 mm steel ball indenter. The test was conducted on films coated on rigid substrates without separation, and mechanical responses were obtained through load–displacement curves. Based on parameters such as contact area, maximum load, and indentation depth, the correlation between film thickness and elongation behavior was examined. Results showed that the elongation tended to increase with film thickness within a certain range, while excessive thickness led to stress concentration effects and reduced mechanical benefits. This study proposes a novel methodology for evaluating the ductile behavior of thin polymer films using instrumented indentation, offering practical value for film design and reliability assessment in nano-scale applications.

한국어

고분자 박막은 다양한 첨단 산업 분야에서 기능성 소재로 활용되고 있으며, 특히 필름의 기계적 연성(연신율) 은 내구성과 신뢰성 확보를 위한 핵심 물성이다. 본 연구에서는 동일 재질의 고분자 박막을 서로 다른 두께(2㎛, 6.5㎛, 13㎛)로 형성한 후, 계장화 압입시험(Instrumented Indentation Test)을 통해 연신율의 상대적 변화를 정 량적으로 분석하였다. 실험에는 0.4 mm 직경의 강구(steel ball)를 압입자로 사용하였으며, 경질 기재 위에 형성된 박 막의 비분리 상태에서 데이터를 확보하였다. 압입 하중-변위 곡선을 기반으로 유효 접촉면적, 최대 하중, 압입 깊이 등을 활용하여 연성 지표와 연신율 간의 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 박막 두께가 증가할수록 일정 범위 내에서 연신율이 증가하는 경향이 관찰되었으며, 과도한 두께에서는 오히려 응력 집중 현상이 발생하여 기계적 이득이 감소 하는 경향도 확인되었다. 본 연구는 박막 상태의 연성 특성을 정량적으로 비교·분석할 수 있는 계장화 압입 기반 방 법론을 제시하였으며, 박막 설계 및 신뢰성 평가에 실질적 활용 가능성을 보여준다.

목차

요약
Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 나노 스케일 소재의 물성 측정과 계장화압입시험의 원리 및 적용
1. 전통적인 물성 평가법의 한계
2. 계장화 압입시험의 개요 및 원리
3. 계장화 압입시험의 장점과 산업적 활용
ⅡI. 사례분석
1 시료 준비
2. 연신율 산출 방법
3. 연신율 측정 결과 및 분석
IⅤ. 결론
References

키워드

저자

• 신성환 [ Seong-Whan Shinn | 정회원, 한라대학교 화학공학과 교수 ] Corresponding Author

참고문헌

발행기관

간행물

표지보기 관심저널 등록

• 간행물명

  The Journal of the Convergence on Culture Technology (JCCT) [문화기술의 융합]

• 간기

  격월간

• pISSN

  2384-0358

• eISSN

  2384-0366

• 수록기간

  2015~2025

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 600 DDC 700