DOI QR코드

DOI QR Code

전자파차폐용 멀티스케일 하이브리드 복합재의 설계 및 제조

Design and Manufacturing of Multiscale Hybrid Composites for Electromagnetic Interference Shielding

  • 공조엘 (울산과학기술대학교 기계신소재공학부 신소재공학전공 대학원) ;
  • 김명수 (울산과학기술대학교 기계신소재공학부 기계공학전공) ;
  • 박형욱 (울산과학기술대학교 기계신소재공학부 기계공학전공) ;
  • 박영빈 (울산과학기술대학교 기계신소재공학부 기계공학전공) ;
  • 정영복 ((주)영광P.M.S.) ;
  • 정호순 ((주)영광P.M.S.)
  • 투고 : 2011.07.17
  • 심사 : 2011.12.06
  • 발행 : 2011.12.31

초록

본 연구에서는 유리섬유, 탄소섬유 및 유리섬유-탄소섬유 복합재에 MWCNT층을 삽입하는 경우 복합재의 전자파차폐 물성에 대한 연구를 수행하였다. 유리섬유 복합재의 경우, $200mm{\times}200mm$ 면적에 0.1~0.2 g의 MWCNT를 도포했을 때 (1.8~3.6 ${\mu}m$ 두께) 전자파차폐효과가 현격히 증가함을 발견하였다. 아울러, 두개 이상의 MWCNT층을 삽입하는 경우, 이들을 분산배치 하는 것 보다는 복합재 중앙에 집중배치 하는 것이 더 효과적이었다. 반면, 탄소섬유 및 유리섬유-탄소섬유 복합재의 경우, MWCNT층이 전자파차폐효과에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. MWCNT를 비롯한 탄소나노소재를 전자파차폐용 소재로 효과적으로 활용하기 위해서는, 탄소나노소재의 첨가에 의한 다양한 전자파차폐 메커니즘 간 상관관계를 이해하는 것이 중요하다.

This paper presents an experimental study on the enhancement of electromagnetic shielding (EMI) properties of glass fiber, carbon fiber, and glass-carbon fiber composites by adding layers of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). In the case of glass-fiber composites, spraying 0.1~0.2 g of MWCNT over a fiber area of $200mm{\times}200mm$ (1.8~3.6 ${\mu}m$ in thickness) resulted in significant improvement in EMI shielding effectiveness (SE). Also, when applying multiple MWCNT layers, it was more effective to place the layers concentrated near the center of the composite rather than spreading them out. On the contrary, inherently conductive carbon fiber and glass-carbon fiber composites did not show appreciable improvement with the addition of MWCNT layers. In order to maximize the effectiveness of carbon nanomaterials as EMI shielding fillers, it is imperative to understand the effect of these materials on various EMI shielding mechanisms and their interactions.

키워드

참고문헌

  1. Chung, D.D.L., "Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Carbon Materials," Carbon, Vol. 39, 2001, pp. 279-285. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00184-6
  2. Chung, D.D.L., "Comparison of Submicron-Diameter Carbon Filaments and Conventional Carbon Fibers as Fillers in Composite Materials," Carbon, Vol. 39, 2001, pp. 1119- 1125. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00314-6
  3. Kim, J.B., and Kim, C.G., "Study on the Semi-Empirical Model for the Complex Permittivity of Carbon Nanocomposite Laminates in Microwave Frequency Band," Compos. Sci. Technol., Vol. 70, 2010, pp. 1748-1754. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.07.006
  4. 김진봉, 김천곤, "탄소나노튜브 복합재 적층판을 활용한 전파흡수체의 설계 및 성능에 대한 연구," 한국복합재료학회지, 제24권 제2호, 2010, pp. 38-45.
  5. Al-Saleh, M.H., and Sundararaj, U., "Electromagnetic Interference Shielding Mechanism of CNT/polymer Composites," Carbon, Vol. 47, 2009, pp. 1738-1746. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.02.030
  6. Park, J.G., Louis, J., Cheng, Q., Bao, J., Smithyman, J., Liang, R., Wang, B., Zhang, C., Brooks, J.S., Kramer, L., Funchess, P., and Dorough, D., "Electromagnetic Interference Shielding Properties of Carbon Nanotube Buckypaper Composites," Nanotechnology, Vol. 20, 2009, 415702. https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/41/415702
  7. Schulz, R.B., Plantz, V.C., and Brush, D.R., "Shielding Theory and Practice," IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 30, No. 3, 1988, pp. 187-201. https://doi.org/10.1109/15.3297