KR102185216B1

KR102185216B1 - 등방성의 고강성-고인성 구조 복합 소재 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102185216B1
Application number: KR1020180126179A
Authority: KR
Inventors: 유승화; 김용태
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-12-01
Also published as: KR20190105203A

Abstract

고강성-고인성 복합 소재로서, 2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 동일 평면 상에 상호 인접하여 배열된 복수의 제1 부분들, 그리고 상기 제1 부분들이 이루는 경계에 위치하는 복수의 제2 부분들을 포함하고, 상기 제1 부분들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 제1 부분들이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열되고, 상기 제1 부분들에는 제1 소재가 위치하고, 상기 제2 부분들에는 상기 제1 소재와 상이한 제2 소재가 위치한다.

Description

등방성의 고강성-고인성 구조 복합 소재 및 이의 제조 방법 {ISOTROPIC HIGHLY STIFF-HIGHLY TOUGH STRUCTURAL COMPOSITE MATERIAL AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 등방성의 고강성-고인성 구조 복합 소재에 관한 것이다.

자동차, 선박 또는 대형 구조물에 사고가 발생했을 때 내부에 있는 사람의 생존성을 보장할 수 있도록, 고강성과 고인성을 동시에 만족하는 복합 소재(이하, 고강성-고인성 복합 소재)를 개발하기 위한 연구는 지속적으로 진행되어 왔다.

다만, 기존의 산업 소재는 강성과 인성 간에 상보적 관계가 존재하기 때문에 고강성-고인성 복합 소재를 합성 및 개발하는데 어려움이 있었다. 구체적으로, 도 1을 참고하면, 공업 재료로서 사용되는 세라믹의 경우 탄성 계수가 높은 반면에 파괴 인성은 낮은 특성을 가지며, 반대로 금속의 경우 탄성 계수가 비교적 낮은 반면에 파괴 인성은 높은 특성을 가진다. 따라서, 세라믹의 경우 고강성 소재에 해당하나 고인성을 만족하지 못하고, 금속의 경우 고인성 소재에 해당하나 고강성을 만족하지 못한다.

전술한 기존 산업 소재의 단점을 해결하기 위해 고강성 소재와 고인성 소재로 구성된 구조 복합 소재를 제작할 수도 있다. 그러나, 기존에 제작된 구조 복합 소재는 복합 소재의 기지 재료(matrix)에 포함된 함유체(inclusion)가 특정 방향으로만 배열되어 있어, 결과적으로 복합 소재가 비등방성 구조를 갖게 된다. 비등방성 구조를 갖는 복합 소재의 경우 소재의 인성이 특정 방향으로만 향상되고, 다른 방향으로 변형이 가해졌을 때 균열 우회 거동을 포함한 인성 증대 메커니즘(toughening mechanism)이 매우 미미하게 발생한다. 따라서, 도 1의 복합 소재와 같이 변형이 가해지는 방향에 따라 오히려 낮은 파괴 인성과 낮은 탄성 계수를 갖는 문제가 발생한다.

등방성을 가지는 구조 복합 소재가 개발되지 않은 것은 아니나, 이러한 복합 소재는 경질 소재들이 동일한 모양을 가지고 반복되는 대칭 구조를 가진다. 예를 들면, 도 2를 참고하면, 6회 대칭 구조를 가지는 기존의 복합 소재는 동일 평면 상에 빈틈없이 배열된 정육각형 모양을 가진 경질 소재들 및 서로 인접하는 경질 소재들이 이루는 경계에 배치된 연질 소재들로 구성된다. 이러한 기존의 등방성 구조 복합 소재는 주기적인 구조를 가지는바, 오직 제한적인 균열 거동을 나타내는 한계가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 비주기적인 구조를 가지는 등방성의 고강성-고인성 구조 복합 소재 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강성-고인성 복합 소재는 2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 동일 평면 상에 상호 인접하여 배열된 복수의 제1 부분들, 그리고 상기 제1 부분들이 이루는 경계에 위치하는 복수의 제2 부분들을 포함하고, 상기 제1 부분들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 제1 부분들이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열되고, 상기 제1 부분들에는 제1 소재가 위치하고, 상기 제2 부분들에는 상기 제1 소재와 상이한 제2 소재가 위치한다.

상기 제1 소재가 경질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 연질 소재이고, 상기 제1 소재가 연질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 경질 소재이다.

상기 제1 부분들은 준결정체 구조를 이용한 패턴으로 배열된다.

상기 제1 부분들의 모양은 제1 정사각형 또는 제1 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제1 마름모는 서로 다른 내각들의 크기 차이가 90도이다.

상기 제1 부분들의 모양은 제2 마름모 또는 제3 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제3 마름모의 가장 큰 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 두 배이고, 상기 제3 마름모의 가장 작은 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 절반이다.

상기 제1 부분들의 모양은 제2 정사각형 또는 제1 정삼각형 중 어느 하나이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 복합 소재를 제조하는 방법은 복합 소재를 구성하는 복수의 단위 영역들을 배열하는 단계, 그리고 상기 복수의 단위 영역들이 차지하는 위치에 제1 소재를 배치하고, 상기 복수의 단위 영역들이 이루는 경계에 제2 소재를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 단위 영역들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 단위 영역들이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열된다.

상기 복수의 단위 영역들을 배열하는 단계는 상기 복수의 단위 영역들을 준결정체 구조를 이용한 패턴으로 배열한다.

상기 복수의 단위 영역들의 모양은 제1 정사각형 또는 제1 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제1 마름모는 서로 다른 내각들의 크기 차이가 90도이다.

상기 복수의 단위 영역들의 모양은 제2 마름모 또는 제3 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제3 마름모의 가장 큰 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 두 배이고, 상기 제3 마름모의 가장 작은 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 절반이다.

상기 복수의 단위 영역들의 모양은 제2 정사각형 또는 제1 정삼각형 중 어느 하나이다.

본 발명에 따르면, 복합 소재가 서로 다른 모양을 가진 소재들로 구성되고 등방성을 가지기에 충분한 대칭 구조를 가지면서 비주기적인 구조를 가지는바, 모든 방향으로 인성이 향상될 수 있고, 기존의 복합 소재보다 다양한 균열 거동을 나타낼 수 있다.

도 1은 다양한 공업 자료의 탄성 계수 및 파괴 인성에 대한 그래프이다.
도 2는 기존의 복합 소재의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 복합 소재를 도시한 도면이다.
도 4는 준결정체 구조 중 10차 대칭 구조가 비주기성을 가지는 것을 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 다른 실시예에 따른 복합 소재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 소재의 응력-변형률 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 복합 소재를 제조하는 방법을 도시하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 구조 복합 소재를 제조하는 다른 방법을 도시하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 한 실시예에 따른 복합 소재를 도시한 도면이고, 도 4는 준결정체 구조 중 10차 대칭 구조가 비주기성을 가지는 것을 설명하는 도면이다.

도 3을 참고하면, 복합 소재(100)는 2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 동일 평면 상에 상호 인접하여 배열된 복수의 제1 부분들(110), 그리고 제1 부분들(110)이 이루는 경계에 위치하는 복수의 제2 부분들(120)을 포함한다.

이 때, 제1 부분들(110)은 각 변의 길이가 모두 동일하다. 또한, 제1 부분들(110)은 상호 인접한 제1 부분들(111, 112 및 113)이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열된다.

구체적으로, 제1 부분들(110)의 각 변들의 길이는 모두 동일하다. 또한, 상호 인접한 제1 부분들(111, 112 및 113)이 이루는 꼭지점은 a와 같으며, 꼭지점 a를 형성하는 상호 인접한 제1 부분들(111, 112 및 113)의 내각들 θ₁₁, θ₂₁ 및 θ₃₁의 합은 360도이다(여기서, θ₁₁= θ₃₁이다). 이와 같이, 제1 부분들(110)은 2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 빈틈없이 배열되는 준결정체 구조를 이용한 패턴으로 배열될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 3에서, 제1 부분들(110)은 준결정체 구조 중 10차대칭 구조로 배열된다. 준결정체 구조는 패턴을 구성하는 도형들이 부분적으로는 반복되지만, 전체적으로는 반복되지 않는 비주기적(quasiperiodic) 구조의 타일링 패턴으로, 도 3에 도시된 제1 부분들(110)은 준결정체 구조 중 10차 대칭 구조를 가진다.

준결정체 구조 중 10차 대칭 구조에서, 제1 부분들(110)의 모양은 서로 다른 2개의 마름모 모양들 중 하나이며, 구체적으로, θ₁₁ 및 θ₁₂ 를 내각으로 갖는 제1 부분(111)의 마름모 모양 또는 θ₂₁ 및 θ₂₂ 를 내각으로 갖는 제1 부분(112)의 마름모 모양 중 어느 하나이다.

이 경우, 제1 부분(112)의 가장 큰 내각 θ₂₁ 의 크기는 제1 부분(111)의 가장 작은 내각 θ₁₂ 의 두 배이고, 제1 부분(112)의 가장 작은 내각 θ₂₂ 의 크기는 제1 부분(111)의 가장 작은 내각 θ₁₂ 의 절반이다. 예를 들면, θ₁₂ 의 크기는 72도, θ₂₁의 크기는 144도, θ₂₂의 크기는 36도일 수 있다.

즉, 꼭지점 a를 형성하는 θ₁₁, θ₂₁ 및 θ₃₁은 각각 108도, 144도 및 108도이므로 합은 360도이고, 제1 부분들(110)의 길이는 모두 동일하므로 제1 부분들(110)은 동일 평면 상에서 서로 빈틈없이 배열된다.

복합 소재(100)의 구조를 살펴보면, 빗금 표시된 10각형의 제1 부분들 집합(130)이 반복된다. 그러나, 10각형의 제1 부분들 집합(130) 주변에 결합된 제1 부분들(110)은 동일하지 않다. 따라서, 10각형의 제1 부분들 집합(130)은 부분적으로는 반복되지만, 복합 소재(100) 전체에서 보면 동일한 모양이 반복되지 않으므로, 비주기적 구조의 타일링 패턴을 가짐을 알 수 있다.

도 4는 준결정체 구조 중 10차 대칭 구조가 비주기성을 가지는 것을 설명하는 도면이다.

특정 구조가 주기성을 가지는지 여부를 판단할 때, 특정 구조를 한 점을 기준으로 회전시키고 평면상에서 이동시켰을 때 같은 구조의 배치가 나타나지 않는다면 해당 구조는 비주기성을 가진다고 볼 수 있다.

도 4를 참고하면, 도 4 (a)에 도시된 10차 대칭 구조를 점 b를 기준으로 36도 회전하고 기존의 구조와 중첩하면 도 4 (b)와 같다. 앞서 회전된 구조를 평면 상에서 이동하여 도 4 (a)에 도시된 10차 대칭 구조와 가장 유사해 보이는 구조를 찾는다면 각각 도 4 (c)와 도 4 (d) 와 같이 나타낼 수 있다. 하지만, 도 4 (c) 와 4 (d) 에서 검은색 박스로 표시된 부분에서 확인할 수 있듯이, 본 구조는 회전과 평면 이동을 통해 동일한 구조를 얻을 수 없다. 따라서, 도 4 (a)에 도시된 10차 대칭 구조는 비주기성을 가지는 것을 알 수 있다.

복합 소재(100)의 제1 부분들(110)에는 제1 소재가 위치하고, 제2 부분들(120)에는 제1 소재와 상이한 제2 소재가 위치한다. 이때, 제1 소재가 경질 소재이고 제2 소재가 연질 소재인 것이 바람직하나, 제1 소재가 연질 소재이고 제2 소재가 경질 소재인 경우도 가능하다.

도 3에 도시된 복합 소재(100)는 근사된 10차 대칭 구조를 가지므로 등방성을 가지기에 충분한 대칭 구조를 만족하여 모든 방향으로 인성이 향상될 수 있고, 기존의 복합 소재와 달리 복합 소재(100)를 구성하는 소재의 모양이 서로 다른 2개의 마름모 중 어느 하나이므로 비주기성을 가져 다양한 균열 거동을 가진다.

도 5 및 도 6은 다른 실시예에 따른 복합 소재를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6에서는 도 3의 복합 소재(100)와 동일한 내용은 자세한 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 5를 참고하면, 복합 소재(200)를 구성하는 제1 부분들(210) 또한, 2 이상의 서로 다른 모양을 가지고 빈틈없이 배열되는 비주기적 타일링(aperiodic tiling) 패턴으로 배열된다. 도 5에서 빗금 표시된 8각형의 제1 부분들의 집합(230)이 반복되므로, 제1 부분들(210)은 준결정체 구조 중 8차 대칭 구조를 가진다.

이때, 제1 부분들(210)의 모양은 정사각형 또는 마름모 중 어느 하나이고, 구체적으로, θ₁₁ 및 θ₁₂ 를 내각으로 갖는 제1 부분(211)의 마름모 모양 또는 θ₂₁, θ₂₂, θ₂₃ 및 θ₂₃ 를 내각으로 갖는 제1 부분(212)의 정사각형 모양 중 어느 하나이다.

이 경우, 제1 부분(211)의 서로 다른 내각들의 크기 차이는 90도이다. 예를 들면, 제1 부분(211)의 θ₁₁은 135도이고, θ₁₂는 45도일 수 있다.

즉, 꼭지점 c를 형성하는 θ₁₁, θ₂₁ 및 θ₃₁은 각각 135도, 90도 및 135도이므로 합은 360도이고, 제1 부분들(210)의 길이는 모두 동일하므로 제1 부분들(210)은 동일 평면 상에서 서로 빈틈없이 배열된다.

도 6을 참고하면, 복합 소재(300)를 구성하는 제1 부분들(310) 또한, 2 이상의 서로 다른 모양을 가지고 빈틈없이 배열되는 비주기적 타일링(aperiodic tiling) 배턴으로 배열된다. 도 6에서 빗금 표시된 12각형의 제1 부분들의 집합(330)이 반복되므로, 제1 부분들(310)은 준결정체 구조 중 12차 대칭 구조를 가진다.

이때, 제1 부분들(310)의 모양은 정삼각형 또는 정사각형 중 어느 하나이고, 꼭지점 d를 형성하는 상호 인접한 제1 부분들(311, 312, 313, 314 및 315)의 내각들 θ₁₁, θ₂₁, θ₃₁, θ₄₁ 및 θ₅₁은 각각 90도, 60도, 90도, 60도 및 60도이므로 내각들의 합은 360도이다. 이와 같이, 제1 부분들(310)은 2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 빈틈없이 배열되는 준결정체 구조를 이용한 패턴으로 배열될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복합 소재의 응력-변형률 그래프를 도시한 도면이다.

도 7을 참고하면, 도 7의 그래프는 컴퓨터 수치해석 시뮬레이션인 절점-용수철 모델(bead-spring model)을 이용하여 각 소재가 파괴될 때 응력 및 변형률을 측정한 그래프이며, 가로축은 변형율(strain)이고 세로축은 변형율에 따른 응력(stress)을 나타낸다.

도 7을 참고하면, 경질 소재 또는 연질 소재만으로 구성된 소재에 비해, 본 발명의 복합 소재의 그래프의 면적이 큰 것을 알 수 있다. 즉, 단일 소재에 비해 본 발명의 복합 소재가 파괴가 일어날 때까지 더 큰 에너지를 흡수함을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 복합 소재를 제조하는 방법을 도시하는 순서도이다.

도 8의 각 단계를 수행하는 복합 소재 제조 장치는 사용자로부터 입력받은 정보를 이용하여 복합 소재의 구조를 결정하고, 결정한 구조에 경질 재료들 및 연질 재료들을 배치하여 복합 소재를 제작할 수 있는 장치를 의미한다. 예를 들면, 복합 소재 제조 장치는 3D 프린터일 수 있다.

도 8을 참고하면, 복합 소재 제조 장치는 복합 소재를 구성하는 복수의 단위 영역들의 모양을 결정한다(S100).

구체적으로, 복합 소재 제조 장치는 단위 영역들이 빈틈없이 배열될 수 있는 모양을 결정한다. 즉, 단위 영역들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 단위 영역이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열되며, 이를 위해 단위 영역들은 정사각형 또는 마름모 모양 중 어느 하나를 가지거나, 서로 다른 모양의 마름모 모양 중 어느 하나를 가지거나, 정사각형 또는 정삼각형 모양 중 어느 하나를 가져야한다. 이에 대한 내용은 도 3 내지 도 6을 통해 설명한 바, 이하 자세한 설명은 생략한다.

복합 소재 제조 장치는 복합 소재를 구성하는 복수의 단위 영역들을 배열한다(S110).

구체적으로, 복합 소재 제조 장치는 복수의 단위 영역들을 동일 평면상에 배열하며, 이 경우 복수의 단위 영역들은 준결정체 구조를 이용한 패턴으로 배열될 수 있다.

만일 단위 영역들의 모양이 제1 정사각형 또는 제1 마름모 중 어느 하나를 가지는 경우, 단위 영역들은 준결정체 구조 중 8차 대칭 구조를 가지며, 제1 마름모는 서로 다른 내각들의 크기 차이가 90도에 해당한다. 예를 들면, 제1 마름모는 서로 다른 내각으로서 45도 및 135도를 가질 수 있다.

만일 단위 영역들의 모양이 제2 마름모 또는 제3 마름모 중 어느 하나를 가지는 경우, 제3 마름모의 가장 큰 내각의 크기는 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 두 배이고, 제3 마름모의 가장 작은 내각의 크기는 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 절반에 해당한다. 예를 들면, 제2 마름모는 서로 다른 내각으로서 72도 및 109도를 가질 수 있고, 제3 마름모는 서로 다른 내각으로서 36도 및 144도를 가질 수 있다.

또한, 단위 영역들의 모양은 제2 정사각형 또는 제1 정삼각형 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우, 제2 정사각형 및 제1 정삼각형의 각 변의 길이는 동일한 바, 서로 인접하는 단위 영역들이 이루는 꼭지점 주변의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열하는 경우 빈틈없이 단위 영역들을 배열할 수 있다.

복합 소재 제조 장치는 복수의 단위 영역들이 차지하는 위치에 제1 소재를 배치한다(S120).

또한, 복합 소재 제조 장치는 복수의 단위 영역들이 이루는 경계에 제2 소재를 배치한다(S130).

이 경우, 제1 소재가 경질 소재인 경우 제2 소재는 연질 소재이고, 제1 소재가 연질 소재인 경우 제2 소재는 경질 소재에 해당한다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 복합 소재를 제조하는 다른 방법을 도시하는 도면이다.

도 9 (a) 및 (b)를 참고하면, 복합 소재 제조 장치는 정십각형(400)을 구성하는 단위 이등변삼각형들(401 내지 410) 각각이 서로 다른 2개의 이등변삼각형으로 분할되도록 단위 이등변삼각형들(401 내지 410)의 내부에 분할 선을 각각 생성한다.

이 경우, 생성된 분할 선들은 모두 이어지며, 분할된 2개의 이등변삼각형들 중 어느 하나는 단위 이등변삼각형들(401 내지 410)의 내각들과 동일한 값을 갖는다.

구체적으로, 제1 단위 이등변삼각형(401)을 기준으로 설명하면, 복합 소재 제조 장치는 점 P, C 및 A가 이루는 각도가 36도가 되도록 꼭지점 C와 선분 AB 중 특정 지점 P를 연결하는 분할 선을 생성한다.

이 경우, 점 P는 선분 AB를

로 분할한 지점에 해당하며, 분할된 2개의 이등변삼각형들 중 제1 이등변삼각형은 36도, 72도 및 72도를 내각으로 갖고, 제2 이등변삼각형은 36도, 36도 및 108도를 내각으로 갖는다.

도 9 (c)를 참고하면, 복합 소재 제조 장치는 제1 이등변삼각형에 대해서는 동일한 방법으로 분할 선으로 생성하고, 제2 이등변삼각형에 대해서는 선분 AC를

로 분할한 지점 Q 및 선분 PC를

로 분할한 지점 R을 결정하고, R 및 Q를 연결하는 분할 선과 P 및 Q를 연결하는 분할 선을 생성한다. 이 경우, 제2 이등변삼각형은 36도, 72도 및 72도를 내각으로 갖는 제3 이등변삼각형 및 제4 이등변삼각형과 36도, 36도 및 108도를 내각으로 갖는 제5 이등변삼각형으로 분할된다.

복합 소재 제조 장치는 이와 같은 방법을 단위 미리 설정된 수만큼 반복하여 준결정체 구조 중 10차 대칭 구조를 설계할 수 있다. 도 9 (d)는 복합 소재 제조 장치가 이와 같은 방법을 3회 반복하여 설계한 도 9 (c)의 최종적인 10차 대칭 구조이다.

복합 소재 제조 장치는 10차 대칭 구조를 구성하는 도형들을 경질 소재로 치환하고, 도형들이 이루는 경계를 연질 소재로 치환한다. 한편, 이와 반대로 복합 소재 제조 장치는 도형들을 연질 소재로 치환하고, 도형들이 이루는 경계를 경질 소재로 치환할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

고강성-고인성 복합 소재로서,
2 이상의 서로 다른 다각형 모양을 가지고 동일 평면 상에 상호 인접하여 준결정체 구조의 패턴으로 배열된 복수의 제1 부분들, 그리고
상기 제1 부분들이 이루는 경계에 위치하는 복수의 제2 부분들을 포함하고,
상기 제1 부분들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 제1 부분들이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열되고, 상기 제1 부분들에는 제1 소재가 위치하고, 상기 제2 부분들에는 상기 제1 소재와 상이한 제2 소재가 위치하는 복합 소재.
제1항에서,
상기 제1 소재가 경질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 연질 소재이고,
상기 제1 소재가 연질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 경질 소재인 복합 소재.
삭제
제1항에서,
상기 제1 부분들의 모양은 제1 정사각형 또는 제1 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제1 마름모는 서로 다른 내각들의 크기 차이가 90도인 복합 소재.
제1항에서,
상기 제1 부분들의 모양은 제2 마름모 또는 제3 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제3 마름모의 가장 큰 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 두 배이고, 상기 제3 마름모의 가장 작은 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 절반인 복합 소재.
제1항에서,
상기 제1 부분들의 모양은 제2 정사각형 또는 제1 정삼각형 중 어느 하나인 복합 소재.
복합 소재 제조 장치가 고강성-고인성 복합 소재를 제조하는 방법으로서,
복합 소재를 구성하는 복수의 단위 영역들을 준결정체 구조의 패턴으로 배열하는 단계, 그리고
상기 복수의 단위 영역들이 차지하는 위치에 제1 소재를 배치하고, 상기 복수의 단위 영역들이 이루는 경계에 제2 소재를 배치하는 단계를 포함하고,
상기 단위 영역들은 각 변의 길이가 모두 동일하고 상호 인접한 단위 영역들이 이루는 꼭지점에서의 내각들의 합이 360도가 되도록 배열되는 제조 방법.
제7항에서,
상기 제1 소재가 경질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 연질 소재이고,
상기 제1 소재가 연질 소재인 경우, 상기 제2 소재는 경질 소재인 제조 방법.
삭제
제7항에서,
상기 복수의 단위 영역들의 모양은
제1 정사각형 또는 제1 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제1 마름모는 서로 다른 내각들의 크기 차이가 90도인 제조 방법.
제7항에서,
상기 복수의 단위 영역들의 모양은
제2 마름모 또는 제3 마름모 중 어느 하나이고, 상기 제3 마름모의 가장 큰 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 두 배이고, 상기 제3 마름모의 가장 작은 내각의 크기는 상기 제2 마름모의 가장 작은 내각의 크기의 절반인 제조 방법.
제7항에서,
상기 복수의 단위 영역들의 모양은
제2 정사각형 또는 제1 정삼각형 중 어느 하나인 제조 방법.