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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 : 32권 3호 (2019)

탄소강화 탄소나노튜브 섬유 복합소재 연구 동향

이동주 ( Dongju Lee ) , 류성우 ( Seongwoo Ryu ) , 구본철 ( Bon-cheol Ku )
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탄소나노튜브는 이론적인 기계적, 전기적 물성이 우수함에도 불구하고 아직까지 그 수준에 도달하고 있지 않다. 특히나 인장 강도는 10% 미만의 수준 정도에 그치고 있어 이를 보안하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계적 강도를 향상하기 위한 방법으로는 긴 탄소나노튜브의 합성, 배향 외에 화학적 가교, 수소결합, 고분자 함침 등의 방법이 연구되고 있다. 본 총설 논문에서는 탄소소재의 전구체인 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리도파민(PDA)을 탄소나노튜브 섬유에 코팅 또는 함침하여 탄화 공정을 거쳐 고강도 고전도성 탄소나노튜브 섬유/탄소 복합소재를 제조하는 연구를 소개하고자 한다.

염석법을 이용한 비공유 기능기화된 그래핀 나노플레이트렛의 분리 공정 연구

김준희 ( Joonhui Kim ) , 유승찬 ( Sung Chan Yoo ) , 차재민 ( Jaemin Cha ) , 류호진 ( Hojin Ryu ) , 홍순형 ( Soon Hyung Hong )
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그래핀 나노플레이트렛(GNP)은 현시점에서 가장 산업화 적용에 가까운 그래핀으로 알려져 있다. 하지만 현재 GNP는 그 우수한 생산량에도 불구하고 응집현상과 물리화학적 불균질성으로 인해 복합재에서의 강화재로 사용되기에는 제한이 존재한다. 본 연구에서는 이러한 GNP의 문제 해결을 위해 산업화 레벨의 대량생산 공정으로 확장 가능한 비공유 기능기화공정을 이용하여 GNP를 기능기화하였다. 본 기능기화 공정은 저렴한 물질로 알려진 멜라민을 사용하여 GNP의 응집현상을 방지하는 동시에 극성 용매내에서의 분산성을 향상시켰다. 뿐만 아니라 기능기화된 GNP의 분산성의 차이를 이용한 염석법 공정을 적용, GNP를 크기 별로 정제하였다. 이처럼 본 연구는 언급한 기능기화와 분리 공정을 기반으로 하여 GNP의 복합소재/부품 산업 응용을 위한 전략을 제시하였다.

Cold Compaction Behavior of Nano and Micro Aluminum Powder under High Pressure

( Dasom Kim ) , ( Kwangjae Park ) , ( Kyungju Kim ) , ( Seungchan Cho ) , ( Yusuke Hirayama ) , ( Kenta Takagi ) , ( Hansang Kwon )
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In this study, micro-sized and nano-sized pure aluminum (Al) powders were compressed by unidirectional pressure at room temperature. Although neither type of Al bulk was heated, they had a high relative density and improved mechanical properties. The microstructural analysis showed a difference in the process of densification according to particle size, and the mechanical properties were measured by the Vickers hardness test and the nano indentation test. The Vickers hardness of micro Al and nano Al fabricated in this study was five to eight times that of ordinary Al. The grain refinement effect was considered to be one of the strengthening factors, and the Hall-Petch equation was introduced to analyze the improved hardness caused by grain size reduction. In addition, the effect of particle size and dispersion of aluminum oxide in the bulk were additionally considered. Based on these results, the present study facilitates the examination of the effect of particle size on the mechanical properties of compacted bulk fabricated by the powder metallurgy method and suggests the possible way to improve the mechanical properties of nano-crystalline powders.

탄화규소섬유와 탄소섬유 하이브리드 직물을 강화재로 한 SiC 매트릭스 세라믹복합재의 기계적물성, 산화 및 삭마 저항성 개선 연구

윤병일 ( Byungil Yoon ) , 김명주 ( Myeongju Kim ) , 김재성 ( Jaesung Kim ) , 권향주 ( Hyangjoo Kwon ) , 윤성태 ( Sungtae Youn ) , 김정일 ( Jungil Kim )
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본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 Cf/SiC, SiCf/SiC, Cf-SiCf/SiC의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. Cf/SiC복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. SiCf/SiC복합재는 Cf/SiC 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 SiCf/SiC보다는 연성의 파단모드 그리고 Cf /SiC 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 SiO2층을 형성하였으며, 특히 이 층은 Cf-SiCf/SiC와 SiCf/SiC 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, Cf/SiC의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 SiCf/SiC 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.

용융가압함침 공정으로 제조된 고체적률 TiC-Inconel 718 금속복합재료의 미세조직 및 특성

조승찬 ( Seungchan Cho ) , 이영환 ( Yeong-hwan Lee ) , 고성민 ( Seongmin Ko ) , 박현재 ( Hyeonjae Park ) , 이동현 ( Donghyun Lee ) , 신상민 ( Sangmin Shin ) , 조일국 ( Ilguk Jo ) , 이상복 ( Sang-bok Lee ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee )
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본 연구에서는 용융가압함침 공정을 이용하여 고체적률의 TiC 입자가 균일 분산된 Inconel 718 금속복합재료를 제조하고, 미세조직 및 기계적 특성을 분석하였다. 약 55 vol%의 TiC가 균일하게 분산된 TiC-Inconel 718 복합재료를 제조함으로써 Inconel 718 대비 우수한 경도 및 압축강도 특성을 나타내었으며, 이는 기지에 고용된 합금원소인 Mo 및 Nb이 TiC 강화재 내부로 확산·고용되어 우수한 계면 특성을 가지는 core-rim 구조의 TiC 형성에 의한 것으로 판단된다.

무정형 열가소성 고분자의 자유 라디칼 중합 분자동역학 시뮬레이션 알고리즘

정지원 ( Ji-won Jung ) , 박찬욱 ( Chan-wook Park ) , 윤군진 ( Gun-jin Yun )
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본 연구에서 우리는 자유 라디칼 중합에 기반한 열가소성 고분자의 동적 분자동역학 중합 알고리즘을 이용하여 95%의 변환률을 갖는 PMMA의 고분자 모델을 구성하였다. 본 알고리즘에서는 계산 수행에 필요한 시간을 줄이기 위해 PCFF 포텐셜 함수의 결합 항들 TraPPE-UA 포텐셜 함수의 비결합 항을 조합한 united-atom level의 coarse-grained 포텐셜 함수를 도입하였다. 자유 라디칼 중합 시뮬레이션을 통해 생성된 각 사슬을 분석하여 고분자의 분자량 분포와 평균 분자량을 계산하였고, 고분자의 분자량은 초기 상태에 존재하는 개시제 라디칼의 수를 이용하여 조절하였으며, 유리전이온도, 기계적 물성에 미치는 분자량의 효과에 대해 연구되었다.
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