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계산 재료과학

페이즈 필드법에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A질서 변수가 계면에서 매끄럽게 변하는 폭이 있는 계면을 생각하고, 자유 에너지가 감소하는 방향으로 질서 변수의 변화를 풀어 계면을 직접 추적하지 않고 조직의 변화를 계산한다
  2. B계면을 두께 0인 날카로운 경계로 다루므로, 계면 위 점의 위치를 모두 하나씩 추적하여 계면 이동 속도의 식에 따라 시간 간격마다 움직여 나가야 한다
  3. C개개 원자의 위치와 속도를 변수로 하여, 원자 간 퍼텐셜로부터 구한 힘으로 뉴턴의 운동 방정식을 풀어 조직의 변화를 추적한다
정답과 해설 보기

정답: A. 질서 변수가 계면에서 매끄럽게 변하는 폭이 있는 계면을 생각하고, 자유 에너지가 감소하는 방향으로 질서 변수의 변화를 풀어 계면을 직접 추적하지 않고 조직의 변화를 계산한다

페이즈 필드법에서는 예를 들어 고상에서 1, 액상에서 0을 취하는 질서 변수를 공간의 각 점에 두고, 계면에서는 그 값이 유한한 폭으로 매끄럽게 변한다고 합니다. 전체 자유 에너지를 각 점의 화학적 자유 에너지와 질서 변수의 기울기에 비례하는 계면 에너지의 합으로 나타내고, 그것이 감소하는 방향으로 시간 발전시킵니다. 결정 방위처럼 보존되지 않는 양은 앨런-칸 방정식, 농도처럼 보존되는 양은 칸-힐리어드 방정식으로 다룹니다. 계면을 명시적으로 추적할 필요가 없으므로 수지상정의 성장, 결정립 성장, 석출물의 조대화 등 형상이 복잡하게 변하는 조직을 계산할 수 있습니다. 계면의 점을 추적하는 것은 날카로운 계면 기법, 원자의 운동 방정식을 푸는 것은 분자 동역학법입니다.

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