고분자이론 및 시뮬레이션: Computing & AI가 여는 고분자 과학의 새로운 패러다임
발표 구분
초청강연
제목
항복응력 유체의 구성방정식 이론
발표자
조광수 (경북대학교)
연구책임자
조광수 (경북대학교)
초록
내용
카보폴, 치약, 점토, 시멘트, 땅콩 버터, 이차전지 전극재의 슬러리 등은 항복거동을 보이는 비슷한 유변학적 거동을 보인다. 이런 물질을 보통 항복응력유체(yield stress fluid)라고 부르는데 이 것은 잘못된 작명이며 이 작명때문인지 많은 연구자가 유체에 대한 구성방정식을 바탕으로 개질해서 이러한 물질의 구성방정식을 제안한 바 있다. 하지만 이러한 연구는 카보폴(carbopol)과 같은 대표적인 물질이 응력완화에서 응력이 0으로 수렴하지 않는 거동을 보이므로 유체라고 볼 수 없는데도 유체로 간주하는 것은 문제가 있다. 따라서 선입관 때문에 모두 엉뚱한 구성방정식을 개발하고 있는 것 같아 보인다. 이 연구는 카보폴이 보이는 다양한 실험결과를 정성 및 정량적으로 다룰 수 있는 3차원 구성방정식을 개발한 것이다. 우리의 구성방정식은 선형점탄성 고체에서 비선형 점소성 고체가 되는 실험결과를 바탕으로 고체의 관점으로 개발된 것이다. 카보폴의 미세구조를 현상학적 field variable로 대체해서 정통적인 구성방정식에 대한 원리를 위배하지 않도록 구성방정식을 개발하였다. 대표적인 원리는 Kroner와 Lee의 변형에 대한 multiplicative decomposition, principle of material frame indifference 등이다. 우리의 구성방정식은 기존의 구성방정식 모델들이 기술할 수 없었던 응력완화 뿐만 아니라 지금까지 측정해 왔던 대부분의 실험결과를 기술할 수 있는 모델이다.