CoCrNi/그래핀 복합재 내 그래핀의 역할

금속/그래핀(Gr) 복합재, 특히 복잡한 다주성분합금(MPEA) 시스템에서 금속/Gr 계면에서의 전위 핵생성 및 상호작용은 재료 특성 이해에 매우 중요합니다. 본 연구는 원자 시뮬레이션을 통해 CoCrNi/Gr 복합재의 계면 특성 및 전위 거동을 심층 분석했습니다. 평형 계면에서 6가지 적층 구성을 식별하고, 격자 왜곡 및 단거리 규칙(SRO)이 계면 구조에 미치는 영향을 미세 전위 패턴을 통해 규명했습니다. 전위 핵생성 시 높은 슈미트 인자가 필수적이지만, 미세 전위 응력 및 방향과 같은 추가 요인들이 계면 결함 네트워크 내 핵생성 위치를 결정합니다. 격자 왜곡과 SRO는 핵생성 위치를 직접적으로 바꾸지는 않지만, 국부적인 화학 환경과 전단 응력을 변화시켜 이질적인 핵생성 모드를 유도합니다. 그래핀의 뒤틀림 각도 또한 전위 핵생성에 영향을 미치며, 계면 전위 구조에 의해 제어되는 핵생성 기준의 일반성을 확인했습니다. 유한 및 무한 그래핀 시트와의 전위 상호작용도 명확히 했습니다. 유한 그래핀의 경우, 차단된 전위는 약한 계면을 따라 교차 미끄럼 운동을 하며, 나머지 부분은 우회하고 합쳐지지 않습니다. 이는 순수 금속/Gr 복합재의 전위 반사 및 오로완(Orowan) 유사 메커니즘과 대조됩니다. 무한 그래핀의 경우, 계면 방해 및 반대편에서의 전위 핵생성이 지배적입니다. 또한, 그래핀의 독특한 면외 변형 능력이 쌍정 핵생성을 가능하게 함을 밝혀냈습니다. 이러한 발견은 CoCrNi/Gr 복합재를 넘어 MPEA 시스템에서 그래핀의 역할을 예측하는 데 중요한 통찰력을 제공하며, 신소재 설계 및 개발에 기여할 것입니다.