물리의 이해 안내

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물리의 이해는 ...

이곳은 중등학교부터 대학에서 물리학을 전공하는 학생들까지, 또한 물리에 관심이 있는 일반인들의 물리에 대한 이해를 돕기 위하여 개설하였습니다. 이를 위하여 인터넷이 가지는 특성을 잘 활용한 새로운 형태의 강좌를 시도하고자 합니다. 여러 가지 멀티미디어 기법을 도입하여, 정적이고, 평면적인 물리교육을 탈피하여 동적이고, 3차원적인 방법으로 어려운 개념도 쉽게 이해할 수 있도록 여러 가지 기법을 활용할 계획입니다. 한편으로는 일반인들이 가지고 있는 궁금한 점, 교단에서 물리학이나 과학을 강의하면서 가지게 된 문제점등을 서로 나누어 이에대한 해결을 모색하는 장으로 활용되기를 기대합니다. 물리를 교단에서 가르치면서 느끼는 점이나 새로운 교육방법에 대한 아이디어 등이 있으면 게시판에 올려주시면 널리 도움이 될 것입니다. 게시판이나 E-mail을 통한 많은 참여와 조언을 기다리겠습니다.

[관련 기고]
웹기반 일반물리 교재 개발사례 (물리학과 첨단기술 2001년 12월호)
대학 물리교육에서 웹 활용 방안 (물리학과 첨단기술 2006년 12월호)

멀티미디어 교재란 ...

다중을 뜻하는 multi와 매체의 media가 합성된 말로서 다중매체, 즉 여러 가지 형태의 자료들이 서로 어우러져서 종합적인 효과를 주는 것이라 할 수 있겠습니다. 그러나 지금에 이르러서 멀티미디어는 이러한 여러 가지 자료들이 디지털화 되어서 컴퓨터나 디지털 장비를 통해서 처리, 저장, 변환 등이 이루어지고 더불어서 여러 자료들이 하이퍼 링크에 의해 유기적으로 연결되어야 하겠습니다. 특히 인터넷에 의해 세계 각지의 자료들이 거미줄처럼 연결되어 있어 정보제공 뿐만 아니라 교육, 오락 등에 새로운 수단을 제공하고 있습니다.

html 문서는 이러한 멀티미디어 자료를 수용하는 효율적인 문서양식으로서 웹 브라우저를 통하여 열람할 수 있습니다. 따라서 물리의 이해의 교육 콘텐츠를 html 양식으로 구성한 것은 당연한 선택입니다. 매체의 종류로는 지금 이 것처럼 문장으로 되어 있는 '글', 그림의 종류인 '사진', '도형', 그리고 '소리', 또한 움직이는 그림의 종류인 '애니메이션', '비디오' 등이 있습니다. 여기에서는 이러한 여러 요소들을 최대한 활용하여 물리의 전반적인 내용들을 표현하려는 것입니다.

애니메이션

사진과 도형의 관계처럼 동화상을 실제의 카메라로 촬영한 비디오와 움직이는 도형으로 이루어진 애니메이션으로 나눌 수 있습니다. 만화영화가 애니메이션의 특징을 그대로 가지고 있는 대표적인 것입니다. 애니메이션에서는 살아있는 동물이나 사람, 혹은 자연을 지극히 단순화 시켜서 그 중요한 특징만 추출하여 보여줌으로서 실제를 촬영한 실사 영화나 비디오 보다 더 느낌을 강하게 주기도 합니다. 따라서 물리적인 상황을 이 기법을 동원해서 표현한다면 학습자가 강한 인상을 받아 교육 효과를 높일 수 있을 것입니다. 이의 대표적인 저작툴로서 플래시를 들 수 있는데 '물리의 이해'에서도 이를 이용한 플래시 무비가 다수 준비되어 있습니다. 그러나 한편으로는 자연을 너무 단순화 시키다 보니 왜곡 시킬 수 있어 어떤 면에서는 오개념을 불러 일으킬 수 있으니 주의해야 할 것입니다.

시뮬레이션

시뮬레이션은 애니메이션과는 달리 열람자가 변인을 제어하고 그 결과를 관측하여 경험적 법칙을 유추한다든지 아니면 주어진 법칙에 대한 결과를 관측해서 현상에 적응하게 하는 효과를 주게 됩니다. 따라서 제작자는 엄밀한 물리법칙에 입각하여 자연을 흉내내어 이를 영상이나 소리를 통하여 실감나는 표현을 해야 합니다. 이 사이트에서는 애플릿이나 플래시로 시뮬레이션을 제작하였는데 교육적인 효과를 높이기 위해서 물리모델을 단순화 시킨 면은 있지만 되도록이면 물리법칙을 따라서 행동하도록 주의를 기울였습니다. 한편 변인을 변경시켰을 때 그 결과가 달라지는 것을 관찰하여 거꾸로 그 속에 숨어있는 물리법칙을 알아내는 형식으로 이 시뮬레이션을 이용한다면 이는 가상실험의 테마로 활용할 수 있게 됩니다.

모의실험 (WAL)

모의실험은 보통 시뮬레이션을 번역한 말로 두루 쓰이지만 여기에서는 시뮬레이션을 실제실험에서처럼 절차에 따라 운용해 볼 수 있도록 구성한 것을 말합니다. 실제실험에서 조건을 달리하여 나타나는 현상을 측정하고, 그 결과들을 종합하여 물리법칙을 알아내는 것과 비슷하게 인터넷에서 시뮬레이션으로부터 실제실험의 경험을 하게 합니다. 여기서의 모의실험에는 하나 이상의 시뮬레이션이 중심역할을 합니다. 즉 실험장치가 미리 설치된 것처럼 시뮬레이션이 주어집니다. 마치 실제실험에서 실험절차가 주어져 있는 것처럼 시뮬레이션의 운용 절차가 주어져 있고, 또한 측정해야 할 물리량이 명시됩니다. 이러한 의미에서 이를 일반적인 시뮬레이션과 차별화 하는 의미에서 WAL(web aided labortory)라는 용어를 도입하였습니다.

본 교재에는 이러한 WAL이 50여개 이상 수록되어 있습니다. 각 콘텐츠에는 변인을 조절할 수 있는 시뮬레이션과 더불어 실험절차와 측정 대상이 명시되어 있어 마치 실험실에서 실험하여 보고서를 제출하는 것과 비슷하게 실험 활동을 할 수 있습니다.

애플릿

애플릿은 웹이 형성된 초창기부터 자바가상머신(JVM)이란 컴파일러가 브라우저에 포함되었기 때문에 프로그램을 웹에 포함시키는 거의 유일한 방안이었습니다.. 사실 이 작업을 시작한 1998년에는 컴퓨터의 연산능력, 그래픽 처리 능력, 통신 속도 등의 제약과 애플릿 자체의 느린 속도, 실감나지 않는 그래픽 표현력 때문에 그 당시 제작한 애플릿은 지금 관점에서는 유치한 수준이었습니다. 그러나 자바도 기능이 보강되고, 무엇보다는 통신속도와 사용자 컴퓨터의 처리능력이 신장됨에 따라 더욱 현실감을 느낄 수 있는 내용 작성이 가능하게 되었습니다. JDK1.2의 발표와 동시에 Java2라는 규격으로 새로워진 자바는 Graphic2D, Java 3D 등 뛰어난 그래픽 처리, Swing 등의 막강한 컴포넌트 구성, 자바빈즈 등 그 능력이 크게 확장되었습니다. 지금 (2011/11) 최신 버전은 Java 7 으로서 모바일에서 널리 쓰이는 Java 7 ME, 서버구축용 Java 7 EE와 같은 계열을 이루고 있습니다.

Java로 작성된 본 교재에는 몇 가지 버전으로 작성되어 있고, 이를 실행할 때 사용자의 컴퓨터 환경에 따라 PlugIn을 설치하라는 요구를 하기도 합니다. 이때 권장하는대로 하면 SUN사에서 PlugIn을 다운 받아서 설치하는데 설치결과가 인터넷 브라우저에 따라 잘 실행되지 않는 경우가 있습니다. 특히 Internet Explorer(IE) 8.0의 경우 Java의 실행환경인 JRE와 충돌이 일어나는데 다음 링크를 참고해서 Java JRE를 최신 버전으로 이용하십시오.

Java 설치 참고

플래시

플래시는 plug in을 통하여 브라우저에서 작동되는데 가히 폭발적이라 할만큼 세계적으로 널리 쓰이는 애니메이션 도구가 되었습니다. 특히 Flash CS4 부터 액션스크립터(Actionscript)가 강화되어(AS3) 거의 객체지향적인 프로그래밍 언어 수준이 되었습니다. 특히 다른 어떤 도구보다 나은 그래픽 처리능력을 가지고 있어 시뮬레이션이나 애니메이션에서 변수에 따라 모양이나 도형 그래프 등을 다르게 나타내게 하는데는 탁월한 능력을 발휘합니다. 모든 도형이 벡터로 되어 있어 크기를 늘렸을때 그 정교함이 같이 증가하여 항상 매끈한 선이나 면을 유지하게 됩니다. 붉은 공이 지면에서 되튀어 올라갔다가 자유낙하하는 왼쪽과 오른쪽의 예을 보십시오. 왼쪽은 원래 만들어진 그 크기대로 보여주고 있고, 오른쪽은 이를 두 배로 늘려서 보여주고 있습니다. 두배가 아니라 20배로 늘리더라도 공이나 다른 물체가 매끈하게 잘 나타납니다. 따라서 해상도가 높은 빔 프로젝터로 스크린에 크게 비추어서 설명하면 교육효과를 높일 수 있습니다. 본 사이트의 플래시는 '크게보기' 기능을 넣어서 교실에서의 활용도를 높였습니다. 그러나 Flash는 전문 프로그램 개발툴에 비해 실행속도가 느리고, 디버그기능, 모듈화 기능 등이 미비해서 전문적인 용도로 사용하기는 어렵습니다.

ActiveX

웹이 보편화 되기 이전에는 어떤 기능의 프로그램을 수행시키기 위해서는 그 프로그램을 일단 각각의 개인용 컴퓨터에 설치한 후에 이를 실행시켜야 했습니다. 따라서 컴퓨터의 운영체계에 따라 다르기도 할 뿐더러 설치하는 일도 번거로워서 지금의 웹 환경에서 보면 불편하기 짝이 없는 일이었습니다. Windows가 개인용 컴퓨터에 보편화 되고, 아울러 비주얼 베이직, 델파이 등 비주얼 프로그램 도구가 발표되어 Dos에서 불편하게 프로그램하던 것에 비하여 가히 혁명적인 변화를 불러 일으켰습니다. 사용자 편의를 고려한 프로그램을 이들 비주얼 프로그램 도구를 이용하면 마치 그림을 그리듯이 구성할 수 있었습니다. 그 당시에 델파이로 물리 시뮬레이션을 작성하여 강의에 활용하고 있었는데 시간이 지나서 웹이 보편화 되었습니다. 이에 따라서 기존의 프로그램을 웹에서 작동가능하게 고쳤는데 이것이 바로 이 사이트에 몇몇 수록되어 있는 ActiveX 컨트롤입니다. 그러나 이 ActiveX는 마이크로소프트의 Windows에서만 작동되므로 애플릿에 비하여 한계를 가지고 있고, 용량도 훨씬 큽니다. 뿐만아니라 ActiveX는 사용자의 컴퓨터의 자원을 마음대로 조작할 수 있어 위험도 따르게 됩니다. 따라서 ActiveX가 포함되어 웹문서를 열람할 때 보안등급 설정에 따라 다르지만 경고창이 뜨게 됩니다. 본 사이트를 열람할 때 이러한 경고창이 뜨면 '설치'를 선택해서 실행을 시켜 주십시오. 한편 보안등급을 높여 놓으면 아예 이러한 경고가 뜨지 않거나 뜨더라도 '설치'을 선택할 수 없는 경우가 있는데 이때에는 보안 등급을 조절해야 합니다.

ActiveX는 기본적으로 Windows환경에서 Internet Explorer(IE)에서만 실행됩니다. 최신 버전인 IE 9.0에서는 특별히 허용하지 않는한 ActiveX 가 실행되지 않습니다.

VTK (Java VTK)

VTK(Visualization Tool Kit)는 3차원(3D) 컴퓨터 그래픽이나 이미지 처리 등을 위한 오픈 소스(open-source)입니다. 이는 기본적으로 C++ 라이브러리로서 Java나 Python을 비롯하여 여러 운영체계의 각종 프로그램 언어에서 사용할 수 있도록 되어 있습니다. VTK를 여러 다른 운영체계, 언어에서 이용할 있게 하는 도구가 CMake로서, 이를 이용하여 Java에서 사용할 수 있는 라이브러리(Java wrapper)를 구축하였습니다. 본 사이트의 Java 애플릿 중에서 오른쪽 상단에 'VTK'라는 표시가 있는 것이 바로 이 라이브러리를 이용한 것으로 여러 물리적인 상황을 3D로 보여줍니다. 그러나 이렇게 제작된 애플릿은 미리 Java Wrapper가 설치되어 있어야 하고, 또한 애플릿도 인증절차를 거쳐서 실행됩니다.

JavaVTK 설치절차와 운용

저작권에 대하여

제작자

	성명 주소 소속 직위 연구실 전화 Fax E-mail	정기수(Chung, Ki Soo) 경남 진주시 가좌동900 (우편번호:660-701) 경상대학교 자연과학대학 물리학과 교수 자연과학1호관(351-140) 055-772-1402 055-772-1409 chungks@gnu.ac.kr

[주요 관심분야]

1. 응용물리분야 : 열 및 광자극발광(TL, OSL), 계측기기
2. 물리교육분야 : 원격강의 교재개발, 멀티미디어 교재개발
3. 전산물리분야 : 기호연산응용, 수치해석응용, 모의실험

[학력/경력]

서울대학교 사범대학 물리교육과 이학사
KAIST 물리학과 이학석사
KAIST 물리학과 이학박사
경상대학교 자연과학대학 물리학과 교수
미국 Florida대학 방문교수(96/07-97/07)
경상대학교 과학영재교육원장(2004/12-2007/11)
진주지방방사능측정소장(2014/01-)

[최근논문/저서]

"Generalized deformed algebra", Phys. Lett. A 183, pp. 363-370 (1993).
"Production of Two Single- Hypernuclei by - Capture", Prog. Theor. Phys. 89, pp. 493-500 (1993).
"Measurement of the Lifetimes of Charged and Neutral Beauty Hadrons", Prog. Theor. Phys. 89, pp. 679-696 (1993).
"Maesurement of beauty hadron pair production in 600GeV/c - emulsion interaction", Phys. Lett. B 303, pp. 359-367 (1993).
"A study of the semimuonic decays of the Ds", Phys. Lett. B 309, pp. 483-491 (1993).
"Limits for four-and five-prong semimuonic charm meson decay", Phys. Lett. B 313 pp. 260-266 (1993).
"Search for diffractive charm production in 800GeV/c proton-silicon interactions", Phys. Lett. B 316, pp. 188-196 (1993).
"Observation of D+ → ρ(770)o μ+ν ", Phys. Lett. B 316, pp. 455-462 (1993).
"현대물리실험" 탐구당, (1994).
"Relation Between the Quantum Algebra and the Anharmonic Oscillator Problem", JKPS 27, pp. 117-119 (1994).
"The q-deformed Poisson bracket, Levi-Civita symbol and Poincare algebra", J. Phys. A: Math. Gen. 27, pp. 2061-2073 (1994).
"Comment on the deformation of quantum mechanics", J. Phys. A27, pp. 5037-5039 (1994).
"q-deformed classical mechanics", Phys. Lett. A 191, pp. 71-76, (1994).
"Measurement of Γ(Do → K-μ+ν )/ Γ(Do → μ+X) using a D* tag", Phys. Lett. B 336, pp. 605-613 (1994).
"Quantum matrices in N dimensions", Int. J. Theor. Phys. 33, pp. 797, (1994).
"New q-Derivative and q-Logarithm", Int. J. Theor. Phys. 33, pp. 2019 (1994).
"Contraction Rule of q-deformed Levi-Civita symbol", Int. J. Theor. Phys. 33, pp. 2291 (1994).
"The Generalized Deformed su(2) Algebra from the Generalized Deformed Oscillator Algebra", Nuovo Cimento B109(8), p 891 (1994).
"Several Types of Realization of suq(N+1) Algebra", Nuovo Cimento B109(9), pp. 953, (1994).
"Upper limits for charm hadron decays to two muons plus hadrons", hys. Lett. B 345, pp. 85-92 (1995).
"New expression of number operator for the q-deformed Boson algebra including the q=0 case", Nuovo Cimento 110B, pp. 409-414 (1995).
"Status report on CHORUS experiment at CERN", Nucl. Instru. & Methods in Phys. Research A360, pp. 254-257 (1995).
"Production of a twin single hypernuclei and the --nuclear interaction", Phys. Lett.B 355, pp. 45-51 (1995).
"열자극발광 분광기의 개발 및 응용", 응용물리 10, pp. 67-72 (1997).
"Thermoluminescence spectra of Gamma-ray-irradiated Al2O3", J. of Kor. Phys. Soc. 30, pp. 275-279 (1997).
"Thermoluminescence of Magnesium Aluminum Spinel", J. of Kor. Phys. Soc. 34, pp. 385-389 (1999).
"성장방법이 다른 단결정 의 저온 열자극 발광 특성", 새물리 40, pp. 383 (2000).
"Analysis of the Glow Curves Obtained from LiF:Mg,Cu,Na,Si TL Material Using the General Order Kinetics Model", Radiation Protection Dosimetry 100, 1, pp. 341-344 (2002). [2002/07]
"Developments in the Synthesis of LiF:Mg,Cu,Na,Si TL Material", Radiation Protection Dosimetry 108, 1, pp. 79-83 (2004). [2004/01]
"The glow curve structure for the LiF:Mg,Cu,Na,Si TL detector with dopants concentrastions and sintering temperatures", Radiation Measurements, 38, pp. 435-438 (2004). [2004/August-December]
"Dosimetric properties of the newly developed KLT-300 (LiF:Mg,Cu,Na,Si) TL detector", Radiation Measurements, 38, pp. 439-442 (2004). [2004/August-December]
"고등학교 물리의 기체분자 운동론에서 웹 활용 모의실험이 학습에 미치는 효과", 한국과학교육학회지, 25, pp. 547-554 (2005).
"On the roles of the dopants in LiF: Mg,Cu,Na,Si thermoluminescent material", Radiation Protection Dosimetry 115, 1-4, pp. 340-344 (2005). [2005/12/20]
"A computer program for the deconvolution of thermoluminescence glow curves", Radiation Protection Dosimetry 115, 1-4, pp. 345-349 (2005).[2005/12/20]
"Dosimetric characteristics of LiF:Mg,Cu,Si thermoluminescent materials", Applied Physics Letter 89, 094110 (2006).
"Development of LiF:Mg,Cu,Si TL material (new KLT-300) with a low-residual signal and high-thermal stability", Radiation Protection Dosimetry 125, 1-4, pp. 229-232 (2007).[adv. 2006/09/12]
"Dual-step annealing for the stability of glow curve structure and the TL sensitivity of the newly developed LiF:Mg,Cu,Si", Radiation Measurements, 42, pp. 597-600 (2007) [2007/April-May]
"A new method for the numerical analysis of thermoluminescence glow curve", Radiation Measurements, 42, pp. 731-734 (2007) [2007/April-May]
"Role of dopants in LiF TLD materials", Radiation Measurements, 43. pp. 303-308 (2008)
"TL glow curve shape and response of LiF:Mg,Cu,Si-Effect of heating rate", Radiation Measurement, 43. pp. 361-364 (2008)
"Analysis of the LiF:Mg,Cu,Si TL and the LiF:Mg,Cu,P TL Glow Curves by Using General Approximation Plus Model", Journal of Radiation Protection, 34, pp. 155-164 (2009) [2009/December]
"확장된 네이보어-제르니케 방법에 의한 광픽업의 파면수차 복원 알고리즘", 신호처리시스템학회 논문지, 11, pp. 32-40 (2010) [2010/January]
"Optimization of preparation procedure of LiF:Mg,Cu,Si TLD for improving the reusability", Radiation Measurements, 45. pp. 583-585 (2010) [2010/March-July]
"Development of a new curve deconvolution algorithm for optically stimulated luminescence", Radiation Measurements, 45. pp. 320-322 [2010/March-July]
"LiF:Mg,Cu,Si material with intense high-temperature TL peak prepared by various thermal treatment conditions ", Radiation Measurements, 46. pp. 1496-1499 [2011/December]
"An algorithm for the deconvolution of the optically stimulated luminescence glow curves involving the mutual interactions among the electron traps", Radiation Measurements, 46. pp. 1598-1601 [2011/December]
"선량 판독용 OSL 측정장치의 개발", Journal of Radiation Protection, 37, pp. 21-26 (2012) [2012/March]
"시각화 도구를 이용한 양자파동의 운동 표현", 새물리, 62, pp. 374-382 (2012) [2012/April]
"Preliminary study on development and characterization of high sensitivity LiAlO₂ optically stimulated luminescence material", Radiation Measurements, 47, pp. 837-840 (2012) [2012/September]
"A computer program for the deconvolution of the thermoluminescence glow curves by employing the interactive trap model", Radiation Measurements, 47, pp. 766-769 (2012) [2012/September]
"Characteristics of LiAlO₂ - Radioluminescence and optically stimulated luminescence", Radiation Measurements, 56, pp. 217-222 (2013) [2013/September]
"양자계의 시간의존 섭동에 대한 모의실험과 이의 시각화", 새물리, 63, pp. 1374-1382 (2013) [2013/December]
"Thermoluminescence glow curve deconvolution of LiF:Mg,Cu,Si with more realistic kinetic models", Radiation Measurements, 59, pp. 151-154 (2013) [2013/December]
"Temporal, Thermal, and Light Stability of Continuously Tunable Cholesteric Liquid Crystal Laser Array", Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 14, pp. 1-8 (2014) [2014/December]
"An algorithm for unified analysis on the thermoluminescence glow curve", Radiation Measurements, 71, pp. 193-196 (2014) [2014/December]
"열자극발광 및 광자극발광 측정장치의 개발", Journal of Radiation Protection, 40, pp. 46-54 (2015) [2015/March]
"An algorithm for the integrated deconvolution of radioluminescence and thermally/optically stimulated luminescence glow curves", Radiation Measurements, 79, pp. 7-12 (2015) [2015/August]
"On the use of new generation mobile phone (smart phone) for retrospective accident dosimetry", Radiation Physics and Chemistry, 116, 151-154 (2015) [2015/November]
"Dose re-estimation using thermoluminescence of chip inductors and resistors following the dose estimation by using optically stimulated luminescence readout for retrospective accident dosimetry", Radiation Measurements, 90, pp. 257-261 (2016) [2016/July]
"Thermoluminescence of chip inductors and resistors in new generation mobile phones for retrospective accident dosimetry", Radiation Measurements, 105, pp. 26-32 (2017) [2017/October]
"An Integrated System for Radioluminescence, Thermoluminescence and Optically Stimulated Luminescence Measurements", Journal of Radiation Protection and Research, 43(4) pp. 160-169 (2018) [2018/]
"Impedance spectroscopy for in situ and real-time observations of the effects of hydrogen on nitrile butadiene rubber polymer under high pressure", Scientific Reports, 9:13035 pp. 1-9 (2019) [2019/September]
"Method for Determining Dissipation Factor of Capacitors Without Reference Capacitor at Voltages up to 1 kV", Journal of Electrical Engineering & Technology, 14(1) pp. 371-376 (2019) [2019/]
"Dielectric Relaxation in a Fluoroelastomer and Ethylene Propylene Diene Monomer Observed by Using Impedance Spectroscopy", Journal of the Korean Physical Society, 76(5) pp. 416-425 (2020) [2020/March]
"Dielectric Relaxation Spectroscopy in Synthetic Rubber Polymers: Nitrile ButadieneRubber andEthylene Propylene DieneMonomer", Advances in Materials Science and Engineering 2020(8406059), pp. ?-? (2020) [2020/]
"Characterization of thermoluminescence of chip cards for emergency dosimetry", Radiation Measurements, 134, 14(1) pp. (2020) [2020/]
"Development of a Program for Analyzing Dielectric Relaxation and Its Application to Polymers: Nitrile Butadiene Rubber", Macromolecular Research, (2020) [2020/]
"Gas chromatography techniques to evaluate the hydrogen permeation characteristics in rubber: ethylene propylene diene monomer", Scientific Reports, 11:4859 (2021) [2021/]
"Observation of the relaxation process in fluoroelastomers by dielectric relaxation spectroscopy", Physica B: Physics of Condensed Matter, 608 (2021) [2021/]
"Evaluation techniques of hydrogen permeation in sealing rubber materials", Polymer Testing, 93(1) (2019) [2021/]