Carbon nanotubes (CNTs) have been widely investigated as reinforcements of CNT/polymer nanocomposites to enhance mechanical and electrical properties of polymer matrices since their discovery in the early 90's. Furthermore, the number of studies about incorporating CNTs into carbon fiber reinforced plastics (CFRP) to reinforce their polymer matrices is increasing recently. In this study, single-walled carbon nanotubes (SWNT) were dispersed in epoxy with 0.2 wt.% and 0.5 wt.%. Then, the SWNT/epoxy mixtures were processed to carbon fiber composites by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and a wet lay up method. The processed composite samples were tested for the interlaminar shear strength (ILSS). The relationship between the interlaminar shear strengths and processing, and the reinforcement mechanism of carbon nanotubes were investigated. CNT/epoxy nanocomposite specimens showed the increased tensile properties. However, the ILSS of carbon fiber composites was not enhanced by reinforcing the matrix with CNTs because of processing issues caused by increased viscosity of the matrix due to addition of CNTs particularly for a VARTM method.
Fiber reinforced composite materials have outstanding specific strength and specific stiffness. So the use of composite materials increases in various kinds of industrial fields including sports goods such as bicycles. Composite materials are used to make structural parts with various kinds of shapes. Specially, rectangular composite tubes are used to make a few of composite bicycle frames, but there has been a few of research on this issue. Rectangular composite tubes are designed to have appropriate radius of curvature and endure bending and torsional loads. In this research, nine kinds of rectangular composite tubes having aspect ratios 1:1, 1:1.5, 1:2 and radius of curvatures R5, R10, R15 were fabricated. The carbon fiber reinforced composite material was used to make tubes having same cross sectional areas. The stacking sequence of tubes is $[0/90/{\pm}45]s$. Experimental evaluation was accomplished to apply bending and torsional load to the tubes. Experimental results show that bending and torsional characteristics depend on radius of curvature and aspect ratio of rectangular composite tubes.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.31
no.2
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pp.139-143
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2011
The problem of delamination of composite tubes by impact has been acknowledged in aerospace and automobile industry. Non-destructive testing(NDT) methods in composite material structure are important to evaluate reliability of composite structure. There are many kinds of NDT methods which can detect the inside defect of the composite material such as Infrared Thermography(IRT). Infrared thermal imaging of object is different from that of a defect, in heated composite tubes with an internal defect, and then location and size of a defect can be measured by the analysis of thermal imaging pattern. In this study, Lock-in Infrared thermography detect internal defects of Impacted composite tubes by the inspection of infrared lay radiated from the surface of composite tubes.
Purpose: This study investigates mechanical behavior of functionally graded (FG) carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) plate in flexure. Isogeometric analysis (IGA) method coupled with shear deformable theory of higher-order (HSDT) to analyze the nonlinear bending response is presented. Method: Shear deformable plate theory into which a polynomial shear shape function and the von Karman type geometric nonlinearity are incorporated is used to derive the nonlinear equations of equilibrium for FG-CNTRC plate in bending. The modified Newton-Raphson iteration is adopted to solve the system equations. Result: The dispersion pattern of carbon nanotubes, plate geometric parameter and boundary condition have significant effects on the nonlinear flexural behavior of FG-CNTRC plate. Conclusion: The proposed IGA method coupled with the HSDT can successfully predict the flexural behavior of FG-CNTRC plate.
Boron nitride nanotubes and carbon nanotubes are the most representative one-dimensional nanostructures, and have received great attention as reinforcement for multifunctional composites for their excellent physical properties. The two nanotubes have similar excellent mechanical stiffness, strength, and heat conduction properties. Therefore, the reinforcing effect of these two nanotubes is greatly influenced by the properties of their interface with the polymer matrix. In this paper, recent comparative studies on the reinforcing effect of boron nitride nanotubes and carbon nanotubes through experimental pull-out test and in-silico simulation are summarized. In addition, the conflicting aspect of the two different nanotubes with structural defects in their side wall is discussed on the viscoelastic damping performance of nanocomposites.
In this paper, we explore interfacial properties of the mineralized CNTs when they are employed as reinforcing fillers in a polymer nanocomposite using molecular dynamics (MD) simulations. Recently, several studies on mineralizing carbon nanotubes (CNTs) with an aid of nitrogen doping to CNTs have been reported. However, there is a lack of studies on the reinforcing effects of the mineralized CNTs when it is employed as a filler of nanocomposites. Silica ($SiO_2$) is used as a mineral material and poly (methyl metacrylate) (PMMA) is used as a polymer matrix. Pull-out simulations are conducted to obtain the interfacial energy and the interfacial shear stress. It was found that the silica mineralized CNTs have higher interfacial interaction with the polymer matrix. In the future, by examining various thermomechanical properties of the mineralized-CNT-filler/polymer nanocomposites, we will search for potential applications of the novel reinforcing filler.
Lee, Si-Eun;Kim, Doyoung;Lee, Man Young;Lee, Min-Kyung;Jeong, Euigyung;Lee, Young-Seak
Polymer(Korea)
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v.39
no.1
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pp.114-121
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2015
Mutli-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were surface-modified by a hydrofluoric acid solution to remove impurities and improve interfacial bonding and dispersion of nanotubes in an epoxy matrix. The crystallinity on the surface of treated MWCNTs was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. The mechanical properties were characterized by tensile test, and the enhancement of mechanical properties of the modified MWCNTs/epoxy composites was indicated by a 33% increase in tensile strength. The electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI-SE) of modified MWCNTs/epoxy composites was improved with an increase in concentration of hydrofluoric solution, and EMI-SE showed the maximum increase with 25% HF. However, mechanical and EMI-SE properties didn't show further increase with over 50% HF concentration because the properties of MWCNTs were influenced by degradation of crystallinity and intrinsic properties of MWCNTs. The mechanical and electrical property enhancements of the polymer composites are attributed to the modification of MWCNTs which improve crystallinity of MWCNTs and dispersion in the epoxy resin.
The studies of particulate reinforced composites have been conducted for many years. The nanocomposites to be studied vigorously in recent years are one of them. We fabricated and studied multi-walled carbon nanotube(MWNT)/epoxy composites which may be useful as matrix for continuous fiber-reinforced composites. We investigated tensile properties of MWNT/epoxy composites as a function of MWNT concentration, which were prepared by the fabrication method established in this study. Tensile stiffness and strength increased 19% at 0.5 wt% and 12% at 0.2 wt%, respectively. We observed the reaggregation phenomenon of MWNTS during curing, which should be controlled to obtain higher tensile properties.
The relationship between strain and applied potential was derived for composite actuators consisting of single-wall carbon nanotubes (SWNTs) and conductive polymers (CPs). During deriving the relationship, an electrochemical ionic approach is utilized to formulate the electromechanical actuation of the composite film actuator. This relationship can give us a direct understanding of the actuation of a nanoactuator. The results show that the well-aligned SWNTs composite actuator can give good actuation responses and high actuating forces available. The actuation is found to be affected by both SWNTs and CPs components and the actuation of SWNTs component has two kinds of influences on that of the CPs component: reinforcement at the positive voltage and abatement at the negative voltage. Optimizations of SWNTs-CPs composite actuator may be achieved by using well-aligned nanotubes as well as choosing suitable electrolyte and input voltage range.
The electromagnetic interference (EMI) shielding is very essential for commercial and military purposes. We fabricated multi-walled carbon nanotube (MWNT)/epoxy composites and studied the electromagnetic characteristics of the composites before we study the characteristics of MWNT-added glass fiber-reinforced composites. After setting up the fabrication process, we measured the permittivity of MWNT/epoxy composites with process variables and MWNT concentrations in X-band (8.2GHz~12.4GHz). We also observed re-aggregation phenomenon of MWNTs and investigated its effect on the permittivity. The permittivity of the composites was influenced by the degree of dispersion of MWNTs and increased almost linearly as MWNT concentration increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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