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Composites Research(구 한국복합재료학회지)검색


  • - 주제 : 공학분야 > 재료공학
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 격월
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : -
  • - ISSN : 2288-2103
  • - 간행물명 변경 사항 :
논문제목
수록 범위 : 26권 3호 (2013)

나노탄소 고분자 복합재료

최철림 ( Chul Rim Choe )
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탄소나노튜브(CNT)와 그래핀 같은 나노카본은 기계적 성질이 탁월하고 직경 대 길이의 비가 커서 고분자 복합재료의 강화재로 이상적인 것으로 생각된다. 그 동안 나노탄소의 특성을 복합재료에 그대로 전환시키기 위한 많은 연구들이 있었지만 여전히 해결되지 않은 많은 문제, 예를 들면 효율적인 공정의 개발 등이 숙제로 남아 있다. 이 총설에서는 CNT와 그래핀을 이용하는 나노탄소 고분자 복합재료 분야에서 이룬 그 간의 발전을 살펴보았으며, 여러 가지 나노탄소 고분자 복합재료에서 기계적인 강화가 어느 정도 이루어지는지 비교, 분석하고 향후 연구개발 방향을 전망하였다.

연속 섬유의 펼침에 대한 기술 현황 및 적용

노정우 ( Jeong U Roh ) , 이우일 ( Woo Il Lee )
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연속 섬유의 펼침에 대한 기술 현황 및 이의 적용에 대해 본 연구에서 정리되었다. 이론적 접근을 통해 연속 섬유 펼침의 효과를 소개하였고, 섬유 펼침 수단과 섬유 펼침 장치의 공정 상 위치를 기준으로 연속 섬유의 펼침에 대한 기술을 분류 정리하였다. 또한, 각 기술의 일반적인 섬유 펼침 원리, 기술적용 및 기술의 장 단점에 대해 소개하였으며, 향후 연속 섬유의 펼침에 대한 기술 연구 방향에 대해서도 고려되었다.

Strength Increase of Medium Temperature-carbonized PAN Nano Fibers Made by Mechano-electrospinning

( J H Kim ) , ( B Bajaj ) , ( S J Yoon ) , ( S H Kim ) , ( J R Lee )
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In this study, the effect of phosphoric acid (PA) as a fiber spinning aid on the strength increase of polyacrylonitrile (PAN) nano-fibers by using modified mechano-electrospinning technologies has been analyzed. The medium carbonization temperature of 800℃ has been selected for the future economic production of these new materials. The concentration of PAN in dimethyl sulfoxide (DMSO) was fixed as 5 wt%. The weight fraction of PA was selected as being 2%, 4%, 6%, and 8% in comparison to PAN. These solutions have been used to make the nanofibers. The mechano-electrospinning apparatus installed in KRICT was made by our own design. By using this apparatus the continous and highly aligned precursor nano-fibers have been obtained. The bundle of 50 well aligned nano diameter continuous fibers with the diametr of 10 microns with 6 wt% phosphoric acid for addition showed maximum mechanical properties of 1.6 GPa as tensile strength and 300 GPa as Young`s modulus. The weight of final product can be increased 19%, which can improve the economical benefits for the application of these new materials.

Water Uptake and Tensile Properties of Plasma Treated Abaca Fiber Reinforced Epoxy Composite

( Marissa A Paglicawan ) , ( Blessie A Basilia ) , ( Byung Sun Kim )
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This work presents the tensile properties and water uptake behavior of plasma treated abaca fibers reinforced epoxy composites. The composites were prepared by vacuum assisted resin transfer molding. The effects of treatment on tensile properties and sorption characteristics of abaca fiber composites in distilled water and salt solution at room temperature were investigated. The tensile strength of the composites increased with plasma treatment. With plasma treatment, an improvement of 92.9% was obtained in 2.5 min exposure time in plasma. This is attributed to high fiber-matrix compatibility. Less improvement on tensile properties of hybrid treatment of sodium hydroxide and plasma was obtained. However, both treatments reduced overall water uptake in distilled water and salt solution. Hydrophilicity of the fibers decreased upon plasma and sodium hydroxide treatment, which decreases water uptake.

플라즈마 처리가 목분/폴리프로필렌 복합재의 계면에 미치는 영향 연구

하종록 ( Jong Rok Ha ) , 김병선 ( Byung Sun Kim ) , 이진우 ( Jin Woo Yi )
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상온·상압 플라즈마 표면처리된 목분을 폴리프로필렌(polypropylene)과 혼합하였을 때 두 재료의 계면에 미치는 영향을 연구하였다. 목분과 폴리프로필렌을 압출기를 통해 기계적으로 혼합한 후 사출기를 이용하여 목분함유량 50 wt% 목분/폴리프로필렌(Wood Plastic Composite, WPC) 복합재를 제조하였다. 플라즈마 표면처리 공정에 가장 적합한 Monomer(모노머)를 찾기 위해 Oxygen, Benzene, CH-4, Acrylic-acid, Hexafluoroethane, Trifluorotolune, Hexamethyl-disiloxane(HMDSO) 등 7가지의 모노머에 대해 Contact angle(접촉각)을 측정하여 표면에너지를 계산 하였다. 그 결과 HMDSO가 가장 높은 표면에너지를 나타내어 플라즈마 공정의 모노머로 적용하였다. 소수성인 폴리프로필렌과 친수성인 목분을 플라즈마 표면처리를 통하여 목분의 표면을 개질하였고 두 재료의 계면 결합력을 향상시킬 수 있었다. 기계적 물성평가 결과는 인장강도의 경우 최대 7.59%, 굴곡강도의 경우 최대 12.43%가 증가하였다. SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 파단면을 관찰하였고 플라즈마 표면처리의 효과를 확인하였다.

고속 충격을 받는 Carbon/Epoxy 복합재 적층판의 흡수 에너지 예측에 대한 실험적 고찰

조현준 ( Hyun Jun Cho ) , 김인걸 ( In Gul Kim ) , 이석제 ( Seok Je Lee ) , 우경식 ( Kyeong Sik Woo ) , 김종헌 ( Jong Heon Kim )
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고속충격을 받는 복합재 적층판의 충격거동 특성 중에서 관통 후 잔류속도, 시편에 의한 충격흡수에너지 그리고 충격손상영역에 대한 평가와 예측이 중요하다. 본 논문에서는 고속충격을 받는 Carbon/Epoxy 복합재 적층판의 잔류속도와 흡수에너지를 준실험적 방법을 통하여 예측할 수 있는 방법을 제안하였다. 고속충격에 의한 시편의 흡수에너지를 정적에너지와 동적에너지로 구분하였으며 정적에너지는 보강섬유의 파손과 정적 탄성에너지와 관련 있는 준정적압입실험을 통한 관통에너지를 사용하였다. 동적에너지는 고속충격 시 시편 일부의 움직임과 관련한 운동에너지에 대하여 몇 가지 모델을 제안하여 비교하였다. 공압을 이용한 고속충격실험을 수행하고 예측 값과 비교 분석하였다. 시편의 손상영역은 C-scan을 통하여 측정하였다. 관통한계속도보다 큰 초기 속도인 경우, 정적에너지인 관통에너지 뿐 만 아니라 시편의 동적 에너지가 시편 전체 흡수에너지에 크게 기여함을 알 수 있었다.

Silorane-기질 치아 수복용 복합레진의 중합수축과 중합수축응력

이인복 ( In Bog Lee ) , 박성환 ( Sung Hwan Park ) , 권현정 ( Hyun Jeong Kweon ) , 구자욱 ( Ja Uk Gu ) , 최낙삼 ( Nak Sam Choi )
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본 연구의 목적은 silorane 기질의 치아 수복용 복합레진의 중합수축과 수축응력의 동력학을 평가하고 전통적인 methacrylate 기질의 복합레진과 비교하기 위함이다. 두 종의 methacrylate 기질의 복합레진(Z250, Z350 flowable)과 silorane 기질 복합레진(P90)이 사용되었다. 아르키메데스 원리를 응용해 자체 제작한 중합수축 측정 장치를 사용하여 광중합 중 일어나는 복합레진의 체적 중합수축을 측정하였고 스트레인게이지로 중합수축응력을 측정하였다. Silorane 기질 복합레진인 P90의 중합수축과 최대 중합수축률이 가장 낮았고 methacrylate 기질 복합레진인 Z350 flowable이 가장 높았다. Methacrylate 기질의 복합레진과 비교하여 silorane 기질의 복합레진 P90이 최대 수축률에 이른 시간은 더 길었고 중합수축응력은 낮았다.

다구치 기법을 사용한 나노클레이가 첨가된 아마섬유 강화 복합재료의 충격 거동 및 연소 특성

원천 ( Cheon Won ) , 김진우 ( Jin Woo Kim ) , 이동우 ( Dong Woo Lee ) , 김병선 ( Byung Sun Kim ) , 송정일 ( Jung Il Song )
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본 연구에서는 단방향, 직교방향, 임의의 방향 총 세 방향성을 가진 아마섬유에 첨가형 난연제로 널리 쓰이는 나노클레이를 분사한 뒤, 이 섬유를 복합재료의 제조에 사용하였다. 나노클레이는 분산성이 다른 세가지 분사방법을 사용하였으며, 제조에 사용한 기지재는 열가소성 수지인 폴리프로필렌과 열경화성 수지인 에폭시이다. 다구찌 실험계획법을 이용해서 실험을 단순화 하였으며, 실험결과 인장강도, 탄성계수, 총 충격흡수에너지, 열 방출율에 대한 최적의 복합재료 제조 조건을 얻을 수 있었다.

다양한 비파괴 측정 방법에 의한 CFRP의 BVID 분석

임현민 ( Hyun Min Lim ) , 이보영 ( Bo Young Lee ) , 김영국 ( Yeong K Kim )
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본 연구에서는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP, carbon fiber reinforced plastics)에 충격을 가하여 발생하는 결함에 대한 분석을, 특히 눈으로 식별이 어려운 손상(Barely Visible Impact Damage: BVID)을 중심으로 진행하였다. 낙하형 충격시험기를 통하여 충격 시험을 진행하였고, 추의 자유 낙하를 통하여 실제 항공기에 적용된 복합재료에 충격에 의한 손상을 모사한 후, 표면과 내부에 다양한 비파괴 검사를 적용하여 충격에너지에 따른 시편의 결함 거동을 확인하고 살펴보았다. 이를 위해 여러 가지 비파괴 검사법을 사용하여 결함을 비교, 분석, 검토하였다. 그 결과 눈으로 식별이 어려운 손상과 이를 측정하기 위해 사용된 각각의 측정법에 따른 특성이 논의되었다. 일반적으로 육안으로 보이는 표면결함보다 큰 결함이 내부에 발생하였으나, 충격에너지가 작아지면 내부결함이 표면결함보다 작을 수 있다는 사실이 관찰되었다.

전기저항 측정법을 이용한 탄소나노튜브/폴리프로필렌 나노복합재료의 내부 손상 예측

김학수 ( Hak Soo Kim ) , 권동준 ( Dong Jun Kwon ) , 왕작가 ( Zuo Jia Wang ) , 구가영 ( Ga Young Gu ) , 김대식 ( Dae Sik Kim ) , 이춘수 ( Chun Soo Lee ) , 박종만 ( Joung Man Park )
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전기저항 측정법을 이용하여 전도성을 띄는 소재는 손상예측이 가능하다. 본 연구에서는 차량용 소재로 이용하는 폴리프로필렌(PP)를 이용할 때 재료 내부에 발생될 손상 평가법을 고안하였다. PP 내부에 전도성을 부여하기 위해 탄소나노튜브(CNT)를 0.5 wt% 삽입하여 CNT/PP 복합재료를 제조하였다. 손상 평가를 하기 위해 시편 내부에 구리선을 삽입하여 가로와 세로, 대각선 구간을 설정하여 측정하였다. 시편의 모형은 20° 휘어진 시편을 사용하였다. 동적 압축 실험에 따른 전기저항 측정을 통해 구간별로 전기저항 변화도를 분석하였다. 동적 압축 실험에 따른 구간별 전기저항 변화도의 신호는 재료 내부에 전가된 응력을 나타내는 신호이다. 전기저항 측정 구간에서 전기저항 변화도가 높은 경우는 미세 손상이 발생되었음을 의미한다. 전기저항 측정법을 이용한 동적 압축 실험에 따른 예상 손상부위와 실제 파괴 실험을 통해 본 평가 방법을 이용하여 재료 내부 미세 손상을 예측할 수 있는 방법임을 확인하였다.
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