단순화된 기계적 모델에서의 기계화학적 공결정화: THz-TDS를 이용한 동역학 및 메커니즘의 분리

장, R. 및 자이트러, J.A.

초록

기계적 압축은 기계화학적 공결정화 과정에서 반응 속도와 결정화 경로에 동시에 영향을 미치는 이중적인 역할을 수행합니다. 본 연구에서는 제어된 조건 하에서 힘(5–40 kN)과 체류 시간을 체계적으로 변화시킬 수 있는 단순화된 단일 펀치 압축 모델을 제시합니다. 테라헤르츠 시간영역 분광법(THz-TDS)과 이중 동역학 피팅 전략(자유 피팅 대고정 n 아브라미 모델)을 결합하여, 우리는 TPMA–PE 공결정화 시스템에서 동역학 속도 상수를 메커니즘 변화로부터 분리하고 힘에 따른 전이 과정을 규명하였다. 압축력을 5 kN에서 40 kN으로 증가시키면 피팅된 속도 상수 k_free 를 0.2147에서 0.1195 h⁻ⁿ로 감소시켰으며, 아브라미 지수 n_free 를 0.6409에서 1.2057로 증가시켰다. 이는 확산 제한 또는 이종 핵생성에서 더 많은 계면 제어형 1차원 결정화로 힘에 의해 주도되는 전이를 시사한다. 이러한 결과는 기계적 에너지 입력이 고체 상태 변형을 어떻게 형성하는지에 대한 새로운 기전적 통찰을 제공하며, 특히 압축 프로파일이 동적으로 변화하는 연속 생산 환경에서 제약 제조 공정의 최적화에 시사점을 제공한다.

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