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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 : 31권 3호 (2018)

Polybenzimidazole (PBI) Coated CFRP Composite as a Front Bumper Shield for Hypervelocity Impact Resistance in Low Earth Orbit (LEO) Environment

( Sarath Kumar Sathish Kumar ) , ( Venkat Akhil Ankem ) , ( Yunho Kim ) , ( Chunghyeon Choi ) , ( Chun-gon Kim )
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An object in the Low Earth Orbit (LEO) is affected by many environmental conditions unlike earth’s surface such as, Atomic oxygen (AO), Ultraviolet Radiation (UV), thermal cycling, High Vacuum and Micrometeoroids and Orbital Debris (MMOD) impacts. The effect of all these parameters have to be carefully considered when designing a space structure, as it could be very critical for a space mission. Polybenzimidazole (PBI) is a high performance thermoplastic polymer that could be a suitable material for space missions because of its excellent resistance to these environmental factors. A thin coating of PBI polymer on the carbon epoxy composite laminate (referred as CFRP) was found to improve the energy absorption capability of the laminate in event of a hypervelocity impact. However, the overall efficiency of the shield also depends on other factors like placement and orientation of the laminates, standoff distances and the number of shielding layers. This paper studies the effectiveness of using a PBI coating on the front bumper in a multi-shock shield design for enhanced hypervelocity impact resistance. A thin PBI coating of 43 micron was observed to improve the shielding efficiency of the CFRP laminate by 22.06% when exposed to LEO environment conditions in a simulation chamber. To study the effectiveness of PBI coating in a hypervelocity impact situation, experiments were conducted on the CFRP and the PBI coated CFRP laminates with projectile velocities between 2.2 to 3.2 km/s. It was observed that the mass loss of the CFRP laminates decreased 7% when coated by a thin layer of PBI. However, the study of mass loss and damage area on a witness plate showed CFRP case to have better shielding efficiency than PBI coated CFRP laminate case. Therefore, it is recommended that PBI coating on the front bumper is not so effective in improving the overall hypervelocity impact resistance of the space structure.

에폭시 기지 입자 강화 GFRP를 사용한 계단형 패치 보수법이 고온 고습 환경하에서 재료의 물성 회복에 미치는 영향

정경석 ( Kyung-seok Jung ) , 박수정 ( Soo-jeong Park ) , 김윤해 ( Yun-hae Kim )
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본 연구에서는 입자크기가 서로 다른 할로이사이트 나노튜브(Halloysite nanotube, HNT)와 밀드 카본(Milled carbon, MC) 강화 복합재료를 사용하여 손상된 복합재료 적층판을 계단형 패치 보수법에 따라 수리하고, 손상된 면과 수리면 사이의 접합 계면에 입자가 미치는 기계적, 구조적 영향을 분석하였다. 이 때, 고온 고습의 가혹한 수분 환경에 장시간 노출시켜 손상된 판을 형성하는 기존 재료와의 상대적인 재료 물성 회복률을 비교하였으며 기계적 물성 시험을 통해 성능평가를 실시하였다. 그 결과 70°C 고온 증류수에서 HNT는 입자 첨가량에 따라 흡습률이 MC에 비해 뚜렷한 차이를 보였으며 인장강도와 굽힘강도의 경우, 대체적으로 HNT로 강화된 복합재를 사용하여 보수한 시험편이 흡습 전과 후 모두 높은 수치를 나타냈다. 특히, 0.5, 1 wt. %의 HNT가 첨가되었을 때 흡습률이 가장 적었고 이는 기계적 강도 증가에 관여하는 하나의 요인으로 작용하였다. 반면 MC는 소량만으로도 높은 흡습 저항성을 나타냈으며 하중의 방향에 따라 강도의 차이가 발생했다.

A Facile Approach to Fabrication of Hollow ZnO Nanoparticles

( Gwang-rae Cho ) , ( Dong-hyeon Kim ) , ( Dong-hoon Lee )
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Well-defined, monodispersed hollow ZnO nanoparticles were successfully synthesized by a facile one-pot solution method at room temperature. Hollow ZnO nanoparticles were fabricated using polystyrene nanoparticles as seed particles. The removal of core particles via solvent extraction yields hollow nanoparticles. The structures and morphologies of the obtained products were characterized with Fourier transform infrared (FT-IR), Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction pattern (XRD) and Scanning electron microscopy (SEM). The formation mechanism of the hollow structure of the ZnO nanoparticles was also investigated. The technique developed here is expected to be useful in the preparation other metal oxides and hollow architectures.

전영역 스캐닝 자유공간 측정 시스템을 이용한 GFRP의 유전율 분포 가시화

현종민 ( Jong-min Hyun ) , ( Hasan Ahmed ) , 이정률 ( Jung-ryul Lee )
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본 연구에서는 스캐닝 자유공간 측정 시스템을 이용하여 전자기적 특성을 가지는 표준 시편에 대한 전영역 유전율 분포를 가시화한다. 먼저 테플론 두께 차이에 따라, 유전율 측정 결과, 유전율 실수와 손실정접 측정결과가 두께변화에도 타측정과 이론치와 비교하여 신뢰할 수 있는 결과를 획득하였고 이어 Glass/epoxy 시편에 적용하여 재료에 따라 다른 유전율 분포가 나타나는 것을 제시하였다. 스캔영역을 통해, 시편 전영역에 대한 유전율 분포를 가시화 할 수 있었으며, 재료 물성 평가를 넘어 레이돔 혹은 스텔스 구조 규모의 대상체에도 적용할 수 있음을 확인하였다.
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본 연구에서 수직축 풍력 발전기의 복합재 블레이드 및 타워에 대한 구조 설계 및 해석 방안을 제시하였다. 본 연구에서 수직축 블레이드의 설계 및 제작 수행 후 풍력 발전기 타워의 구조 설계를 수행하였다. 먼저 블레이드와 타워의 설계 요구 조건 및 사양이 정립되었다. 타워 구조 설계 이후 유한 요소 해석을 통하여 타워의 구조 해석을 수행하였다. 적용된 하중에서 응력, 변형, 고유 진동수 해석이 수행되었다. 구조 해석을 통해 타워 형상의 개선 설계 방안을 제시하였다. 최종 설계된 타워 구조는 구조 해석을 통해 안전한 것으로 확인되었다.

분산제에 따른 자성금속 무전해도금 기반 그래핀 분산 특성 및 복합재의 전자파 차폐 특성 연구

이균배 ( Kyunbae Lee ) , 이준식 ( Junsik Lee ) , 정병문 ( Byung Mun Jung ) , 이상복 ( Sang Bok Lee ) , 김태훈 ( Taehoon Kim )
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본 논문에서는 그래핀 표면에 무전해 도금을 통해 FeCoNi 자성 나노입자를 환원 성장시킨 후 이를 다양한 계면 활성제로 분산시켜 고분자 복합필름을 제조하였다. Pyridine 계면 활성제로 분산 시킨 후 제조한 복합필름은 가장 높은 분산성과 낮은 표면저항 값(351 Ohm/sq) 및 10 GHz 주파수에서 90% 이상의 전자파 차폐 능력을 보였다. 특히, 건조과정에서 pyridine의 증발은 내부 전도체 네트워크 형성과 분산성이 높은 필름 형성을 형성 할 수 있는 것으로 확인되었다.
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