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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 : 28권 3호 (2015)

복합재료구조물 거동 관찰을 위한 P(VDF-TrFE) 스마트센서의 기초연구

배지훈 ( Ji Hun Bae ) , 장승환 ( Seung Hwan Chang )
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Poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene; P(VDF-TrFE))는 여러 분야에서 다양한 형태로 활용되고 있는 유망한 전기활성고분자이다. 이 재료는 전기-기계적 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 형태의 센서와 구동기로 활 용되고 있으며, 복합재료 구조의 거동을 관찰하는 센서로도 활용이 가능하다. 본 논문에서는 세 가지 방법; (1) 전 기적 폴링, (2) 어닐링-냉각, (3) 압축을 사용하여 P(VDF-TrFE) 공중합체 필름의 β 상 결정구조 향상시켜 센서로서 의 특성을 강화하기 위한 연구를 수행하였다. P(VDF-TrFE) 필름에 대한 각 방법의 효과를 조사하기 위해 X-선 회 절을 통한 미세구조분석을 수행하였다. 실험 결과, 전기적 폴링, 어닐링-냉각, 그리고 압축 방법 모두 P(VDF-TrFE) 필름의 β 상 결정구조 향상에 효과적이었으며 대조군(45.29%) 대비 최대 62.80%까지 β 상 결정도가 향상됐다.

탄소섬유 복합재를 이용한 경량 착용형 로봇의 개발

이재열 ( Jeayoul Lee ) , 전광우 ( Kwangwoo Jeon ) , 최재연 ( Jeayeon Choi ) , 정구봉 ( Goobong Chung ) , 서진호 ( Jinho Suh ) , 최일섭 ( Ilseob Choi ) , 신광복 ( Kwangbok Shin )
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본 논문은 착용형 근력지원 로봇의 경량화를 위하여 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 복합재료의 적용 설계와 유한요소해석을 이용한 안전성 평가 내용을 기술하였다. 금속재 프레임으로 제작된 착용형 근력지원 로봇에 대하여 탄소섬유 복합소재로 대체하였고, 적용 재료에 대하여 ASTM을 기준으로 인장, 압축 그리고 전단 시험을 통하여 해석적 평가를 위한 기계적 물성시험을 수행 하였다. 구조해석 결과를 이용하여 설계된 경량 착용형 근력지원 로봇의 메인 프레임 및 대퇴부 프레임은 경량 설계의 설계요구조건을 만족하였으며 제작된 로봇이 기존 금속재 프레임 대비 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

탄성계수에 따른 무릎 인공관절 이식 부품의 응력분포에 관한 시뮬레이션 연구

이정호 ( J. H. Lee ) , 황규완 ( G. W. Hwang ) , 조재웅 ( J. U. Cho ) , 전성식 ( Seong S. Cheon )
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본 연구는 무릎 인공관절의 이식 조직으로서 사용되는 이식 부품을 분석한다. 저탄성 티타늄 합금은 응력 차폐 현상을 해소하기 위해 적용되어진다. 이식 부품들의 응력 분포를 연구하기 위하여 시뮬레이션 해석이 수행되어진다. 저탄성 티타늄 합금의 탄성계수에 따른 등가응력 분포를 통하여 골격과의 상관 관계가 도출되고 연구된다. 이식 부품의 응력은 탄성계수가 감소함에 따라 처음에는 감소하다가 약 46 GPa 부근에서 가장 크게 감소하고 다시 증가한다. 이식 부품에 걸리는 응력의 감소는 골격에 더 큰 응력이 가해지게 되므로 응력차폐현상으로 볼 수 있다. 본 연구 결과는 무릎 인공관절의 이식 부품과 같은 복합 재료의 안전한 설계를 개발하는데 필요한 자료로 사료된다.
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탄소섬유 에폭시 복합재료에 다양한 두께의 니켈 박막을 첨가한 복합재료를 제작하여 층간 계면 특성을 평가하고자 한다. 상온에서 스퍼터를 이용하여 니켈 박막을 프리프레그 위에 증착하고 이를 중간층으로 하여 복합재료를 제작하였다. 니켈 박막이 첨가된 탄소섬유 에폭시 복합재료는 니켈 박막 미첨가 탄소섬유 에폭시 복합 재료에 비해 층간 전단 특성이 향상되었음을 확인하였다. 층간 파괴거동 분석을 위해 주사전자현미경으로 파단면을 관찰하였으며 니켈 박막이 복합재료 내에 층간 결합력을 높여 계면 특성을 향상시키며 전단시험 시 전단에너지를 흡수하는 역할을 한다는 것을 확인하였다.

열경화성 수지의 온도에 따른 경화도와 비열(Cp) 변화

신동우 ( Dong Woo Shin ) , 황성순 ( Seong Soon Hwang ) , 이호성 ( Ho Sung Lee ) , 김진원 ( Jin Won Kim ) , 최원종 ( Won Jong Choi )
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본 논문에서는 복합재료 제조공정 중 온도에 따른 경화 반응을 이해하고 열분석을 수행하였으며, 이 결과를 바탕으로 온도에 따른 수지의 경화도 및 비열의 변화를 수식화하였다. 온도에 따른 경화도와 비열은 DSC와 MDSC (Modulated DSC)를 활용하여 측정하였다. DSC와 MDSC 분석은 Isothermal과 Dynamic 조건으로 수행하여 Cure Kinetics, 유리전이온도 및 비열을 측정하고, 회기 분석 방법을 이용하여 물성거동을 수학적으로 모델링하였다.

친환경 소재를 적용한 500W급 고효율 수평축 풍력터빈 블레이드 설계에 관한 연구

박광림 ( Gwanglim Park ) , 공창덕 ( Changduk Kong ) , 이하승 ( Haseung Lee ) , 박현범 ( Hyunbum Park )
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본 연구에서 자연 섬유를 적용한 500W급 수평축 풍력 터빈 블레이드의 구조 설계 연구를 수행하였다. 기존의 유리섬유 재질 적용 블레이드와 아마 섬유 재질 적용 블레이드의 구조 설계 결과를 비교하였다. 블레이드의 구조 설계는 단순 설계 및 혼합 설계 기법를 적용하여 설계를 수행하였다. 설계된 블레이드의 구조적 안전성은 상용 유한요소프로그램을 사용하여 다양한 하중에 따라 선형 정적해석, 변형 해석, 좌굴 해석을 수행하였다. 제작 공법으로는 RIM를 채택 하였으며, 시제품 제작을 통해 자연섬유에 완전 침투까지 요구된 시간을 Poly-worx 프로그램 해석 결과와 제작 결과를 비교하였다. 제작된 시제품 블레이드는 변형률, 고유 진동수, 변위 시험을 수행하여 구조해석 결과와 비교하였다. 비교 결과에 따라 해석 결과와 시험 결과가 잘 일치함을 확인하였다.

Paper : Effects of Manufacturing Technology on the Mechanical Properties of Alfa Fiber Non-woven Reinforced PMMA Composites

( Bechir Wanassi ) , ( Mounir Jaouadi ) , ( Mohamed Ben Hassan ) , ( Slah Msahli )
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Mechanical properties of nonwoven alfa fiber based reinforced biocomposite were evaluated to assess the possibility of using it as a new material in engineering applications such as orthopedic application. Samples were fabricated by needle punching, thermal bonding and Hydroentanglement, by blending alfa fibers with wool fibers or Polypropylene fibers. The mechanical properties were tested and showed that the nonwoven NW3 (alfa fiber/PP/PLA, with hydroentanglement) is the best. It has a value of stress at break of 1.94 MPa, a strain of 54.2% and a young’s module of 7.95 MPa, in a production normal direction. A biocomposite has been made with NW3 mixed with PMMA matrix. The use of nonwoven based alfa fiber in reinforcing the composite material increases its rigidity and the tensile strength; the elongation was found to be 1.53%, the Young’s Module of 1.79 GPa and the tensile at break of 15.06 MPa. Results indicated that alfa fibres are of interest for low-cost engineering applications and can compete with glass fibres in orthopedic application.

Paper : Thermal and Mechanical Properties of Waste Ground Nut-shell Reinforced Polyester Composites

( M. N. Prabhakar ) , ( Atta Ur Rehman Shah ) , ( Jung Il Song )
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In the current study explain about the bio-based composites made by groundnut shell as reinforcement with polyester resin matrix. Groundnut shell is an abundantly available natural waste byproduct and poly ester resin is widely used to fabricate of composites for good balance of mechanical properties because it is relatively low price and ease of handling. Evaluate the mechanical properties of manufactured groundnut shell/polyester composites by varying the amounts (wt %) of groundnut shell. Particulate shell reinforced polyester composites incorporating varying amounts of groundnut shell (5, 10, 15 and 20%) were characterized for their tensile strength, flexural strength, and impact strength. The mechanical properties improved with increasing particle loading up to 15% and decreased thereafter. Increasing in strength with increased particle shell loading was attributed to increase in surface area which enhanced load transfer between the polyester matrix and ground shall particulates. Scanning electron microscopic studies have been carried out to study the morphology of the composite. Thermal studies and water absorption properties of the composites also studied in this paper.

Graphene Nanoplatelets을 첨가한 탄소직조복합재료의 제조 및 마모 특성 평가

김상진 ( S. J. Kim ) , 박승빈 ( S. B. Park ) , 허선철 ( C. H. Huh ) , 송정일 ( J. I. Song )
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CNT 및 GNP는 고강도, 고강성, 열전도율, 내부식성, 전자 차폐성 등 여러 우수한 기계적 특성을 갖기 때문에, 우주 항공분야, 전자기기 소재 및 에너지 소재에 사용되고, 제동 시 흡수 에너지가 크고 안정된 제동 효과를 나타내기 때문에 경주용 자동차나 항공기의 브레이크 디스크 재료로도 각광받고 있다. 본 연구에서는 CNT 중량비를 2 wt% 및 3 wt%, GNP 중량비를 0.5 wt%, 1 wt% 변화시켜 CF/CNT, GNP/Epoxy 복합재료를 제조하였다. 복합 재료는 기계적 방법(3-롤밀)에 의해 제조되었다. 기계적 특성은 인장, 충격 및 마모 테스트를 각각 ASTM D638, D256과 D3181에 따라 수행하였다. 시험 결과 CF/GNP0.5 wt%/Epoxy 복합재료가 인장, 충격, 마모시험에서 우수한 특성을 보였다.

저궤도 우주환경하의 실란처리된 그래핀 첨가 나노 복합재료의 물성특성

노재영 ( Jae Young Noh ) , 진승보 ( Seung Bo Jin ) , 김천곤 ( Chun Gon Kim )
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이 논문은 저궤도 우주환경하에서 그래핀 충진 고분자 나노복합재료에 대한 물성 변화를 고찰하였다. 고분자 기지재와의 적합성과 원자산소 공격에 대한 탄소재료의 저항성을 향상시키기 위해 유기실란으로 그래핀 옥사이드의 표면을 실란처리를 수행하였다. 실란이 그래핀 옥사이드 표면에 결합여부를 XPS 장비를 사용하여 분석하였다. 실란 처리된 그래핀 옥사이드와 실란 처리하지 않은 그래핀 옥사이드를 강화재로 사용한 나노복합재료를 제작하여 순수 에폭시와 인장물성을 비교하였으며, 모사된 저궤도 우주환경에서의 물성 변화를 관찰하였다. 그결과 실란처리를 하여 그래핀 나노 복합재료를 제작할 경우 우주환경요소 중 원자 산소에 저항성을 가지는 것을 확인하였으며, 실란처리를 하지 않은 경우에는 오히려 성능이 감소함을 확인할 수 있었다.
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