전자파 반사재료로 사용되는 탄소섬유/에폭시 복합재료의 적층 탄소섬유 방향성이 마찰특성에 미치는 영향

Tribological Properties of Laminated Fiber Orientation in Carbon Fiber/Epoxy Composites for Reflecting Material of the Electromagnetic Wave

전자파 반사재료로 사용되는 탄소섬유/에폭시 복합재료의 탄소섬유 배향이 마찰특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 마찰 시, 상대 마찰 면과 탄소 섬유/에폭시 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우가 수평인 경우에 비해 우수한 마찰특성을 나타내었다. 이는 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수평인 경우, 에폭시와 탄소섬유의 delamination이 상대적으로 많이 일어나기 때문이다. 탄소섬유 배향에 따른 마찰특성은 마찰 면과 복합재료의 적층 방향이 수직인 경우, 탄소 섬유가 단일 방향으로 배향된 $0/0^{\circ}$의 복합재료가 다방향 배향인 $0/45/90/-45^{\circ}$ 및 $0/90^{\circ}$ 복합재료에 비해 상대적으로 뛰어난 마찰특성을 나타내었다. 이는 탄소섬유의 배향 방향에 따라 마찰 면에 접촉하는 탄소섬유의 접촉면적이 변화되고 그 결과, 마찰에 의한 탄소섬유와 에폭시의 debonding 정도가 변화되기 때문이다. 이와는 달리 마찰 면과 적층 방향이 수평인 경우탄소섬유에 가해지는 응력의 종류에 따라 다른 마찰특성을 나타내며 인장응력이 작용하는 $0/90^{\circ}$로 탄소섬유가 배향된 복합재료가 가장 우수한 마찰특성을 갖는다. 마찰면과 탄소섬유 배향에 따라 마찰속도는 마찰계수에 영향을 미치지 못하는 반면 마멸지수와는 비례관계가 있음을 확인할 수 있었다.

The effect of carbon fiber orientation on the tribological properties of carbon fiber/epoxy composites used as a reflecting material for the electromagnetic wave has been investigated. It was found that the carbon fiber/epoxy composite which slides normal to prepreg lay-up direction had less friction and wear that those slides parallel to prepreg fiber lay-up direction due to the increase of delamination between carbon fiber and epoxy. Composite with unidirectional orientation($0/0^{\circ}$) had higher tribological properties than those with multidirectional orientation($0/45/90/-45^{\circ}$ and $0/90^{\circ}$) when the sliding direction was normal to prepreg lay-up direction. This was caused by the debonding between carbon fiber and epoxy which is proportional to contact area between the sliding surface and carbon fiber. Opposite results have been found when the sliding direction was parallel to prepreg lay-up direction due tot he tensile force applied on carbon fiber. In addition, it was shown that wear factor increased with increasing sliding velocity but the friction coefficient did not depend upon the sliding velocity.