[KAIST] Measuring Properties of Elastomers using AFM Force Curves

1. 서론

연성 재료인 엘라스토머는 우수한 신축성과 내구성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있다. 자동차, 의료기기, 전자기기 등에서 충격 흡수 및 노화 저항성을 필요로 하는 부품 제작에 필수적이다. 이러한 엘라스토머의 물리적, 기계적 특성을 정확히 이해하는 것은 재료 선택과 성능 향상에 매우 중요하다. 전통적인 목적으로 인장 시험이나 압축 시험이 사용되었지만, 이들은 재료의 표면 특성이나 미세구조 변화에 대한 정보를 제공하는 데 한계가 있다. 이에 따라 원자력 현미경(AFM, Atomic Force Microscopy)과 그 특성을 이용한 Force Curve 측정법이 최근 주목받고 있다. AFM은 미세 스케일에서 표면의 기계적 성질을 정밀하게 분석할 수 있으며, 특히 Force Curve 분석을 통해 엘라스토머의 탄성, 점탄성 특성, 표면 강도 등을 정량화할 수 있다는 장점이 있다. 국내외 연구에서도 AFM Force Curve를 이용한 엘라스토머 특성 분석은 기존 방법보다 높은 공간 분해능과 정밀도를 보여 주며, 재료의 미세 구조와 거동 간의 상관관계를 규명하는 데 효과적임이 입증되고 있다. 예를 들어, 2020년 한 연구에서는 AFM 기반 Force Curve를 활용하여 …