Han, Dae-Hyun;Kang, Lae-Hyong;Thayer, Jordan;Farrar, Charles
Composites Research
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v.28
no.4
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pp.155-161
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2015
A composite structure was fabricated with embedded impact detection capabilities for applications in Structural Health Monitoring (SHM). By embedding sensor functionality in the composite, the structure can successfully perform impact localization in real time. Smart resin, composed of $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,\;Ti)O_2$ (PNN-PZT) powder and epoxy resin with 1:30 wt%, was used instead of conventional epoxy resin in order to activate the sensor function in the composite structure. The embedded impact sensor in the composite was fabricated using Hand Lay-up and Vacuum Assisted Resin Transfer Molding(VARTM) methods to inject the smart resin into the glass-fiber fabric. The electrodes were fabricated using silver paste on both the upper and bottom sides of the specimen, then poling treatment was conducted to activate the sensor function using a high voltage amplifier at 4 kV/mm for 30 min at room temperature. The composite's piezoelectric sensitivity was measured to be 35.13 mV/N by comparing the impact force signals from an impact hammer with the corresponding output voltage from the sensor. Because impact sensor functionality was successfully embedded in the composite structure, various applications of this technique in the SHM industry are anticipated. In particular, impact localization on large-scale composite structures with complex geometries is feasible using this composite embedded impact sensor.
Park, Joung-Man;Jang, Jung-Hoon;Wang, Zuo-Jia;Kwon, Dong-Jun;Park, Jong-Kyu;Lee, Woo-Il
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.30
no.5
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pp.411-422
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2010
Self-sensing on micro-failure, dispersion degree and relating properties, of carbon nanotube(CNT)/epoxy composites, were investigated using wettability, electro-micromechanical technique with acoustic emission(AE). Specimens were prepared from neat epoxy as well as composites with untreated and acid-treated CNT. Degree of dispersion was evaluated comparatively by measuring volumetric electrical resistivity and its standard deviation. Apparent modulus containing the stress transfer was higher for acid-treated CNT composite than for the untreated case. Applied cyclic loading responded well for a single carbon fiber/CNT-epoxy composite by the change in contact resistivity. The interfacial shear strength between a single carbon fiber and CNT-epoxy, determined in a fiber pullout test, was lower than that between a single carbon fiber and neat epoxy. Regarding on micro-damage sensing using electrical resistivity measurement with AE, the stepwise increment in electrical resistivity was observed for a single carbon fiber/CNT -epoxy composite. On the other hand, electrical resistivity increased infinitely right after the first carbon fiber breaks for a single carbon fiber/neat epoxy composite. The occurrence of AE events of added CNT composites was much higher than the neat epoxy case, due to micro failure at the interfaces by added CNTs.
Jeong, Hyeon Taek;Kim, Se Hyun;Ahn, Won Jun;Choi, Jae Yong;Park, Hyeon Young;Kim, Chang Hyun;Kim, Yong Ryeol
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.35
no.4
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pp.1088-1095
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2018
In this study, reduced graphene oxide/polyaniline composite was fabricated tomaximize their advantages with electrochemical performances and use as a electrodematerial for supercapcaitor. Polyaniline as an electrode material was synthesized bychemical polymerization of aniline monomer and reduced graphene oxide wasintroduced to prepare composite with polyaniline without any pre-treatment. Thereduced graphene oxide, polyaniline and their composite electrodes were fabricatedon gold coated PET(polyethylene terephthalate) substrate through spray coatingmethod which can also apply to industrial scale. we have also prepared reducedgraphene oxide and polyaniline single material electrode to compare theirelectrochemical properties with reduced graphene oxide/polyaniline composite electrode. We have analyzed and compared electrochemical properties of eachelectrodes by using cyclic voltammetry(CV), galvanostaticcharge-discharge(GCD) and electrochemical impedancespectroscopy(EIS) at same condition. As a result, reduced graphene oxide /polyaniline composite electrode showed higher capacitance value more thanpolyaniline and reduced graphene oxide electrode, respectively. Internal resistanceof reduce graphene oxide/polyaniline composite electrode was 24% and 58% lessthan polaniline and reduced graphene oxide electrode respectively. These resultsconsidered that reduced graphene oxide/polyaniline composite electrode has potential ability and enable to apply flexible energy storage and wearable devices.
고분자 전해질 연료전지 (PEMFC)의 핵심 부품 중의 하나인 Bipolar Plate (분리판)을 제조하기 위해서 고분자/그라파이트 복합재료를 사용하였다. 고분자 매트릭스로는 경화시 뛰어난 화학적, 기계적 특성을 갖는 에폭시를 채택하였고, 전기 전도성을 부여하기 위해 그라파이트를 도입하였으며, 에폭시 수지의 내충격성을 향상시키기 위해서 Carbon Fiber를 채택하였다. 에폭시 분말과 그라파이트 분말, 그리고 1cm 정도의 길이를 갖는 Carbon Fiber을 믹서에 넣고 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 이형제 처리된 몰드에 주입하고, Hot Press를 사용하여 가열, 가압 ($150^{\circ}C$, 4 ton/$cm^2$, 2시간)하면서 경화시켰다. 일정 비율로 고정된 에폭시/그라파이트 계에 Carbon Filber의 혼합 비율을 변화시키면서 전기적, 물리적 성질의 변화를 연구하였다.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.28
no.7
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pp.462-466
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2015
In this paper, we investigated the relations between dispersion of CNTs (carbon nanotubes) and electrical conductivity in the CNT/PVDF (polyvinylidene fluoride) composite film. By adding hydrophobic CNTs as filler into the PVDF matrix, we fabricated hydrophobic and electrically conducting polymer coating film. Dispersion of CNTs in the CNT/PVDF composite film plays a significant role in terms of electrical conductivity and wetting property. Spray coating method was used to form the CNT/PVDF composite films by injecting the dispersed CNTs in the PVDF solution with different weight ratios from 0.7 wt% to 7 wt%. We investigated the electrical properties and contact angles of the CNT/PVDF composite films with the CNT concentration. Finally we discussed the conducting mechanism and feasibility of the CNT/PVDF composite film for the conducting polymer films.
Hyunsoo Hong;Wonki Kim;Do Yoon Jeon;Kwanho Lee;Seong Su Kim
Composites Research
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v.36
no.1
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pp.48-52
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2023
Fiber-reinforced composites have anisotropic material properties, so the mechanical properties of composite structures can vary depending on the stacking sequence. Therefore, it is essential to design the proper stacking sequence of composite structures according to the functional requirements. However, depending on the manufacturing condition or the shape of the structure, there are many cases where the designed stacking angle is out of range, which can affect structural performance. Accordingly, it is important to analyze the stacking angle in order to confirm that the composite structure is correctly fabricated as designed. In this study, the stacking angle was predicted from real cross-sectional images of fiber-reinforced composites using convolutional neural network (CNN)-based deep learning. Carbon fiber-reinforced composite specimens with several stacking angles were fabricated and their cross-sections were photographed on a micro-scale using an optical microscope. The training was performed for a CNN-based deep learning model using the cross-sectional image data of the composite specimens. As a result, the stacking angle can be predicted from the actual cross-sectional image of the fiber-reinforced composite with high accuracy.
Interfacial and microfailure properties of the modified steel, carbon and glass fibers/cement composites were investigated using electro-pullout test under tensile and compressive tests with acoustic emission (AE). The hand-sanded steel composite exhibited higher interfacial shear strength (IFSS) than the untreated and even neoalkoxy zirconate (Zr) treated steel fiber composites. This might be due to the enhanced mechanical interlocking, compared to possible hydrogen or covalent bonds. During curing process, the contact resistivity decreased rapidly at the initial stage and then showed a level-off. Comparing to the untreated case, the contact resistivity of either Zr-treated or hand-sanded steel fiber composites increased to the infinity at latter stage. The number of AE signals of hand-sanded steel fiber composite was much more than those of the untreated and Zr-treated cases due to many interlayer failure signals. AE waveforms for pullout and frictional signals of the hand-sanded composite are larger than those of the untreated case. For dual matrix composite (DMC), AE energy and waveform under compressive loading were much higher and larger than those under tensile loading, due to brittle but well-enduring ceramic nature against compressive stress. Vertical multicrack exhibits fur glass fiber composite under tensile test, whereas buckling failure appeared under compressive loading. Electro-micromechanical technique with AE can be used as an efficient nondestructive (NDT) method to evaluate the interfacial and microfailure mechanisms for conductive fibers/brittle and nontransparent cement composites.
Carbon nanotubes are considered as the most ideal nano filler in the field of composites with their excellent electrical, mechanical, and thermal properties. Therefore carbon nanotubes composites are increasingly utilized in conductive materials, structural material with high strength and low weight and multifunctional material. This review article describes recent research trend of carbon nanotubes synthesis, modification, various properties of the carbon nanotubes composites and their application. Furthermore the future development direction for the commercialization of carbon nanotubes composites is proposed.
Recently, electromagnetic interference (EMI) shielding materials have been extensively developed and significantly considered to protect electronic systems from harmful electromagnetic waves. Although, metal-based materials show high electrical conductivity and EMI shielding effectiveness, they have several challenging problems such as high density and corrosion. Carbon-based materials have been acclaimed as alternative EMI materials due to light weight, high mechanical properties, resistance to corrosion and excellent electrical conductivity. Here, we introduce 1-phase and 2-phase carbon materials as well as 3-phase hybrid carbon materials. The 3-phase hybrid carbon materials composed of metal nanoparticles, carbon nanotubes and graphene can be used as a promising EMI shielding material.
The fabrication of flexible electrodes coated on the surface of a dielectric elastomer film, which is a type of electroactive polymer (EAP), was carried out. Controlled amounts of Xylitol powder were added (10, 30, 50 and 70 wt%) to the commercial conductive polymer (PEDOT:PSS) to enhance resilience of the electrode. To check resilience of the fabricated composite electrodes, tensile tests were carried out using silicone films coated with the polymer electrodes. From the test results, it was found that 70 wt% Xylitol containing conductive polymer had excellent elongation and high failure strains. Furthermore, surface of the silicone film was uniformly polished with various abrading papers to enhance the wettability of the conductive polymers on the surface of the silicone film. It was found that the silicone film polished with #120 abrading paper had the best wettability and guaranteed excellent bonding behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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