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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김현나
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 공주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2021
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물 윤활작용은 광물 표면 및 공극의 물에 의하여 마찰계수가 감소하는 단층 약화 메커니즘의 하나로, 넓은 표면적을 가진 광물 나노입자에서 흡착된 물 분자에 의해 발생할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 단층 코어 내에 존재하는 광물 나노입자는 물 윤활작용에 의해 마찰계수를 감소시켜, 단층의 미끌림 거동에 영향을 줄 수 있다. 이러한 중요성에도 불구하고, 상대습도에 따른 광물 나노입자의 함수량에 대한 연구는 부족하다. 이에 따라, 본 연구에서는 상대습도에 따른 광물 나노입자의 함수량을 체계적으로 측정하기 위한 방법론으로 1H NMR 분광분석법을 제시하였으며, 이를 이용하여 규산염 나노입자의 입자크기가 상대습도에 따른 함수량 변화에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 시료는 규산염 광물의 성질을 대표할 수 있는 가장 간단한 SiO2 조성의 입자크기 7 nm, 13 nm, 26 nm의 비정질 규산염 나노입자를 사용하였다. 온도 및 습도가 조절되는 글러브 박스를 이용하여 온도를 상온 25℃, 상대습도를 20 ? 70%로 조성한 후, 해당 습도 환경에서 수화시킨 비정질 규산염 나노입자의 1H NMR 분광분석을 실시하였다. 실험 결과, NMR 로터에 패킹된 규산염 나노입자가 외부 환경에 영향을 받지 않았으며, 이에 따라 1H NMR 분광분석이 상대습도에 따른 광물의 함수량 연구에 적합하다고 판단하였다. 다만, 글러브 박스 내 습도의 시간적, 공간적 불균일성에 의한 약 10% 내외의 오차가 발생하였다. 규산염 나노입자의 상대습도에 따른 함수량 변화에 입자크기가 미치는 영향을 분석한 결과, 입자크기가 작아질수록 상대습도 증가에 따른 함수량의 증가가 뚜렷하게 나타났다. 또한, 상대습도에 따른 규산염 나노입자의 함수량 변화는 물리흡착된 물 함량의 증가에 기인하는 것으로 나타났다. 물리흡착된 물은 물 윤활작용에 의해 단층 약화를 일으키는 주된 원인으로 알려져 있으며, 본 연구 결과는 상대습도와 입자크기에 따라 함수량에 큰 변화를 나타낸다. 단층 코어 내에 존재하는 광물 나노입자에 의한 물 윤활작용은 단층 강도의 약화를 가속화시킬 수 있을 것으로 생각되며, 보다 정확한 해석을 위해서 실제 단층비지를 이용한 추가적인 연구가 필요하다.
목차
I. 서론 1II. 시료 준비 및 실험 방법 71. 시료 준비 72. 실험 방법 101) 1H 고상 핵자기 공명 분광분석 102) 수소(1H) 원자의 개수 계산 10III. 실험 결과 및 토의 121. 결과 121) NMR 로터의 수화 환경 보존 능력 122) 습도에 노출된 시간에 따른 수소 원자 환경 변화 153) 입자크기에 따른 1H NMR 스펙트럼 변화 184) 상대습도에 따른 1H NMR 스펙트럼 변화 205) 상대습도에 따른 규산염 나노입자의 수화 종 정량 분석 232. 토의 391) 입자크기에 따른 흡착수 함량의 상대습도 기여도 정량 변화 392) 광물 나노입자의 물 윤활작용에 의한 단층의 미끌림 거동 43IV. 결론 46참고문헌 47ABSTRACT 52
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