Retention of interfacial shear strength (IFSS) of polymer composites at cryogenic temperature application is very important. In this work, single carbon tiber reinforced epoxy compositc was used to evaluate IFSS and apparent modulus under room and cryogenic temperatures. The property change of carbon and selected epoxy for particularly cryogenic temperature application were tested in tension and compression. Tensile strength and elongation of carbon fiber decreased at cryogenic temperature, whereas tensile modulus was almost same. On the other hand, epoxy matrix showed the increased tensile strength but decreased elongation. It can be due to maximum thermal contraction existing free volume in cryogenic temperature. IFSS increased up to $-10^{\circ}C$ and then decreased steadily. However, IFSS at cryogenic temperature was still similar to that at room temperature. This result is very useful to cryogenic application since selected epoxy toughness and interfacial adhesion can keep at such low temperature.
Park, Soo-Jin;Lee, Hwa-Young;Han, Mijeong;Hong, Sung-Kwon
Journal of Adhesion and Interface
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v.4
no.1
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pp.1-8
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2003
In this work, the effect of PMR-15 content on the variation of surface free energy of the DGEBA/PMR-15 blend system was investigated in terms of contact angles and mechanical interfacial tests. Based on FT-IR result of the blend system. C=O (1,772, $1,778cm^{-1}$) and C-N ($1,372cm^{-1}$) peaks appeared with imidization of PMR-15 and -OH ($3,500cm^{-1}$) peak showed broadly at 10 phr of PMR-15 by ring-opening of epoxy. Contact angle measurements were performed by using deionized water and diiodomethane as testing liquids. As a result, the surface free energy of the blends gave a maximum value at 10 phr of PMR-15, due to the significant increasing of specific component. The mechanical interfacial properties measured from the critical stress intensity factor ($K_{IC}$) and the critical strain energy release rate ($G_{IC}$) showed a similar behavior with the results of surface energetics. This behavior was probably attributed to The improving of the interfacial adhesion between intermolecules, resulting from increasing the hydrogen bondings of the blends.
Park, In-Sun;Park, Jae-Woo;Cho, Jong-Soo;Hwang, In-Seong
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.4
no.2
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pp.39-46
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2003
An immobilization zone can be constructed by modifying soils in the vadose zone with surfactants, which can be used to promote retardation of organic contaminants in the subsurface. Column experiments were conducted to investigate the behavior of surfactants and organic contaminants in unsaturated and saturated conditions with different water contents (25%, 50%, 75%, 100%). Transport and sorption of surfactant (dialkylated disulfonated diphenyl oxide) in the columns containing aluminum oxide was similar under the conditions at different water contents. However, transport of a model organic compound (naphthalene) was retarded as the water content decreased by enhanced partitioning of the compound into the surfactants that were sorbed on the aluminum oxide. This suggests that the immobilization method could well be applied to vadose zone as well as to saturated zone.
In this work, the effect of fiber array direction including $0^{\circ}$, $0^{\circ}/90^{\circ}$, $0^{\circ}/45^{\circ}/-45^{\circ}$ was investigated for mechanical properties of basalt fiber-reinforced composites. Mechanical properties of the composites were studied using interlaminar shear strength (ILSS) and critical stress intensity factor ($K_{IC}$) measurements. The cross-section morphologies of basalt fiber-reinforced epoxy composites were observed by scanning electron microscope (SEM). Also, the surface properties of basalt fibers were determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). From the results, it was observed that acid treated basalt fiber-reinforced composites showed significantly higher mechanical interfacial properties than those of untreated basalt fiber-reinforced composites. These results indicated that the hydroxyl functional groups of basalt fibers lead to the improvement of the mechanical interfacial properties of basalt fibers/epoxy composites in the all array direction.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1998.03a
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pp.220-226
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1998
In this pater, a method of strength evaluation applying fracture mechanics in adhesively bonded joints of A1/A1 materials was investigated. Various adhesively bonded joints of double-cantilever beam with a interfacial crack in its adhesive layer were prepared for the fracture toughness test of comprehensive mixed mode conditions from nearly pure mode I to mode II. The experiment of fracture toughness was carried out under various mixed mode conditions with an interfacial crack and critical energy release rate, Gc by the experimental measurements of compliances was determined. From the results, fracture toughness on mixed mode with an interfacial crack is well characterized by strain energy release rate and a method of strength evaluation by the fracture toughness in adhesively bonded joints of A1/A1 materials was discussed.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.3
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pp.121-125
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2018
In this study, finite element analyses of crack propagation along a sinusoidal interface are performed by using cohesive elements. BK law is used for cohesive zone to consider mixed mode traction-separation relation at the crack tip on a sinusoidal interface of a double cantilever beam specimen. The shape of a sinusoidal interface crack and the cohesive strength and the cohesive energies in mixed mode cohesive laws are varied in numerical experiments, and load-displacement curves at the ends of a double cantilever beam specimen are obtained to investigate the crack propagation behavior along a sinusoidal interface.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2012.05a
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pp.105.1-105.1
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2012
고온가압소결으로 제조된 SiCf/SiC 복합체는 부식과 침식에 강하고 우수한 열적 성질과 고온에서의 높은 기계적 강도를 유지하는 장점을 가진 복합체다. 복합체의 파괴인성은 섬유와 기지 사이에 존재하는 열분해탄소 (PyC) 계면층에 의해 큰 영향을 받는데, 고온가압소결중 첨가되는 소결조제 ($Y_2O_3$, MgO, $Al_2O_3$)와 반응하여 계면이 손상되어 복합체의 기계적 특성치가 낮아지는 결과를 보였다. 본 연구에서는 계면의 손상을 보호하고자 PyC 계면상 위에 SiC 층을 증착하였는데 계면층과 SiC 층의 증착은 화학기상 증착법(CVD)을, 기지채움 공정은 전기영동법(EPD)과 고온가압소결방법(Hot Pressing)을 이용하여 복합체를 제조하였다. Tyranno-SA 섬유에 소스가스인 메탄을 열분해 하여 200nm 두께로 PyC 계면상을 증착하고, 두께를 달리하여 보호층으로써의 SiC 층을 single 과 double layer로 증착하였다. SiC 나노분말과 소결 첨가제인 $Y_2O_3$, $Al_2O_3$, MgO를 첨가한 슬러리를 전기영동법(EPD)을 이용하여 섬유내부에 슬러리를 함침시켰고, 이러한 프리폼을 $1750^{\circ}C$/20MPa의 조건으로 고온 가압소결 하여 $SiC_f$/SiC 복합체를 제조하였다. 이렇게 single layer와 double layer로 제조된 $SiC_f$/SiC 복합체에 대해 밀도와 미세구조를 관찰하였고, 기계적 특성을 비교하여 보호층으로써의 SiC 증착효과를 고찰하고자 하였다.
As a preliminary study of optimum composite properties under cryogenic temperature, the comparison of interfacial properties of carbon or glass fibers reinforced epoxy composites was evaluated at ambient and intermediate low temperature, i.e., 25 and $-10^{\circ}C$ by using micromechanical techniques. Under tensile and compressive loading conditions, their mechanical modulus at low temperature was higher than that atambient temperature. Interfacial shear strength (IFSS) at ambient and low temperatures was compared to each other, depending on epoxy matrix toughness and apparent modulus at the interface. The IFSS was much higher at low temperature than that at room temperature because of the increased epoxy matrix modulus. Statistical distributions of tensile strengths of glass and carbon fibers were evaluated for different temperature ranges, which is dependent upon fiber's inherent flaws and rigidity.
In this work, diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)/polyetherimide (PEI) blends were cured using 4,4-diaminodiphenyl methane (DDM). And the effects of addition of different PEI contents to neat DGEBA were investigated in the thermal properties and fracture toughness of the blends. The contents of contents of containing PEI were varied in 0, 2.5, 5, 7.5, and 10 phr. The cure activation energies ($E_a$) of the cured specimens were determined by Kissinger equation and the mechanical interfacial properties of the specimens were performed by critical stress intensity factor ($K_{IC}$). Also their surfaces were examined by using a scanning electron microscope (SEM) and the surface energetics of blends was determined by contact angles. As a result, $E_a$ and $K_{IC}$ showed maximum values in the 7.5 phr PEI. This result was interpreted in the increment of the network structure of DGEBA/PEI blends. Also, the surface energetics of the DGEBA/PEI blends showed a similar behavior with the results of $K_{IC}$. This was probably due to the improving of specific or polor component of the surface free energy of DGEBA/PEI blends, resulting in increasing the hydrogen bonding of the hydroxyl and imide groups of the blends.
The effects of mineral admixtures on the bonding properties of cement mortar to polyolefin based synthetic fiber were evaluated. The mineral admixtures consisted of 0%, 5%, 10%, and 15% fly ash, blast furnace slag, and metakaolin in cement. Bond interactions between the cement mortar and the polyolefin based synthetic fiber were determined by Dog-bone bond tests. Bond tests of the polyolefin based synthetic fiber showed an increase in pullout load with the strength of the cement mortar. Also, the interface toughness of polyolefin based synthetic fiber in cement mortar increased as the fly ash, blast furnace slag, and metakaolin contents increased. The microstructure of polyolefin based synthetic fiber surface was examined after the pullout test to analyze the frictional resistant force according to the replacement ratio of fly ash, blast furnace slag, and metakaolin during the pullout process of polyolefin based synthetic fiber in cement mortar. The scratched of polyolefin based synthetic fibers increased with the replacement ratio of fly ash, blast furnace slag, and metakaolin. Also, the interface toughness was enhanced by adhesion forces induced by the fly ash, blast furnace slag, and metakaolin.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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