Lim, Jae Il;Rhee, Kyong Yop;Kim, Hyun Ju;Jung, Dong Ho
Carbon letters
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v.15
no.2
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pp.125-128
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2014
In this study, the effect of stacking sequence on the flexural and fracture properties of carbon/basalt/epoxy hybrid composites was investigated. Two types of carbon/basalt/epoxy hybrid composites with a sandwich form were fabricated: basalt skin-carbon core (BSCC) composites and carbon skin-basalt core (CSBC) composites. Fracture tests were conducted and the fracture surfaces of the carbon/basalt/epoxy hybrid composites were then examined using scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the flexural strength and flexural modulus of the CSBC specimen respectively were ~32% and ~245% greater than those of the BSCC specimen. However, the interlaminar fracture toughness of the CSBC specimen was ~10% smaller than that of the BSCC specimen. SEM results on the fracture surface showed that matrix cracking is a dominant fracture mechanism for the CSBC specimen while interfacial debonding between fibers and epoxy resin is a dominant fracture process for the BSCC specimen.
Temperature dependency of resistivity of the carbon black-polyethylene composites below and above percolation threshold is studied based on the electrical conduction mechanism. Temperature coefficient of resistance of the composites below percolation threshold changed from minus to plus, increasing volume fraction of carbon black; this trend decreased with increasing volume fraction of carbon black. The temperature dependence of resistivity of the composites below percolation threshold can be explained with a tunneling conduction model by incorporating the effect of thermal expansion of the composites into a tunneling gap. Temperature coefficient of resistance of the composites above percolation threshold was positive and its absolute value increased with increasing volume fraction of carbon black. By assuming that the electrical conduction through percolating paths is a thermally activated process and by incorporating the effect of thermal expansion into the volume fraction of carbon black, the temperature dependency of the resistivity above percolation threshold has been well explained without violating the universal law of conductivity. The apparent activation energy is estimated to be 0.14 eV.
The analytical method was developed to calculate efficiency of densifying carbon/carbon (C/C) composites using coal tar pitch as a matrix precursor at each cyle. Three factors were defined in analyzing the densification process: impregnation efficiency, retention efficiency, and overall densification efficiency. The relationships developed were applied to the experimental results for three densification cycles of C/C composites with pitches as an impregnant to evaluate the factors which may depend on the impregnant and on the route of carbonization. The impregnation efficiency increased with the repeated process cycles whereas the retention efficiency decreased irrespective of the impregnant and carbonization route. Carbonization route P+A+G, in which pressure carbonizationl (P) and graphitization (G) were done before after atmospheric pressure carboniztion (A) respectively, using impregnant of high carbon yields was the most effective method in densifying C/C composites.
Ha, Hun-Seung;Kim, Dong-Kyu;Park, In-Seo;Im, Yeon-Su;Yun, Byung-Il
Korean Journal of Materials Research
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v.3
no.3
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pp.292-299
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1993
In this paper the effects of the length of carbon fiber on the wear properties of carboni carbon composites were investigated. Carbon/carbon composites were fabricated by the liquid impregnation method using the resol-type phenolic resin as a matrix precursor and PAN-based, non-surface treated carbon fiber as a reinforcement. The measured values of the friction coefficient of carbon/carbon composites against AlSl 304 stainless steel ranged from 0.2 to 0.3 under the operating condition used in this study. The effect of the length of carbon fiber on the friction coefficient of carbon/carbon composites were not found. But, it was realized that the wear rate of carbon/carbon composites tends to increase, as the length of carbon fiber increases.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2018.05a
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pp.212-213
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2018
The cementitious composites have been developed to satisfy various demands of the construction market. The conductive concrete, which is a carbon-based cementitious composite, was used for the deicing or the detecting the internal crack. The cement-based battery is a technology that applies the basic concept of the alkaline battery to these conductive concretes. The cementitious composites could have a function as batteries, through a mixing of anode and cathode, which were consist of the zinc and manganese dioxide powder. The carbon-based materials, which have a significant effect on electrical properties, could be considered as the main variable in cement-based batteries. Therefore, in this study, the effects of carbon-based materials were investigated. Two types of materials, including the Carbon black and Multi-walled carbon nanotube(MWCNT), were considered as the main variables. From the experiment results, the electrical characteristics such as resistance, voltage, and current were compared according to the age.
This paper investigates the change of the percolation threshold in the carbon powder-filled polystyrene matrix composites based on the experimental results of changes in the resistivity and relative permittivity of the carbon powder filling, the electric field dependence of the current, and the critical exponent of conductivity. In this research, the percolation behavior, the critical exponent of resistivity, and electrical conduction mechanism of the carbon powder-filled polystyrene matrix composites are discussed based on a study of the overall change in the resistivity. It was found that the formation of infinite clusters is interrupted by a tunneling gap in the volume fraction of the carbon powder filling, where the change in the resistivity is extremely large. In addition, it was found that the critical exponent of conductivity for the universal law of conductivity is satisfied if the percolation threshold is estimated at the volume fraction of carbon powder where non-ohmic current behavior becomes ohmic. It was considered that the mechanism for changing the gaps between the carbon powder aggregates into ohmic contacts is identical to that of the connecting conducting phases above the percolation threshold in a random resister network system. The electric field dependence is discussed with a tunneling mechanism. It is concluded that the percolation threshold should be defined at this volume fraction (the second transition of resistivity for the carbon powder-filled polystyrene matrix composites) of carbon powder.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1990.04a
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pp.11-15
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1990
Results of an experimental study on the manufacture and the mechanical properties of carbon fiber reinforced fly ash-cement composites are presented in this paper. The carbon fiber reinforced fly ash-cement composites using silica powder and a small amount of Ethylene vinyl acetate emulsion are prepared with carbon fiber, foaming agents and curing conditions. As a result, the manufacturing process technology of carbon fiber reinforced fly ash-cement composites is developed. And the mechanical properties such as compressive, tensile and flexural strengths and drying shrinkage of lightweight carbon fiber reinforced fly ash-cement composites are improved by using a small amount of Ethylene vinyle acetate emulsion. The development and applications of precast products and the design systems of lightweight carbon fiber reinforced fly ash-cement composites are expected in the near future.
Kang Z. Khor;Cheow K. Yeoh;Pei L. Teh;Thangarajan Mathanesh;Wee C. Wong
Advances in materials Research
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v.13
no.3
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pp.211-220
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2024
Polylactic acid or polylactide (PLA) is a biodegradable thermoplastic that can be produced from renewable material to create various components for industrial purposes. In 3D printing technology, PLA is used due to its good mechanical, electrical, printing properties, environmentally friendly and non-toxic properties. However, the physical properties and excellent electrical insulation properties of PLA have limited its application. In this study, with the carbon black (CB) as filler added into PLA, the lattice spacing and morphology were investigated by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM), respectively. The physical properties of PLA-carbon composite were evaluated by using tensile test, shore D hardness test and density and voids measurement. Impedance test was conducted to investigate the electrical properties of PLA-Carbon composites. The results demonstrate that the inclusion of carbon black as filler enhances the physical properties of the PLA-carbon composites, including tensile properties, hardness, and density. The addition of carbon black also leads to improved electrical conductivity of the composites. Better enhancement toward the electrical properties of PLA-carbon composites is observed with 1wt% of carbon black in N774 grade. The N550 grade with 2wt% of carbon black shows better improvement in the physical properties of PLA-carbon composites, achieving 10.686 MPa in tensile testing, 43.330 in shore D hardness test, and a density of 1.200 g/cm3 in density measurement. The findings suggest that PLA-carbon composites have the potential for enhanced performance in various industrial applications, particularly in sectors requiring improved physical and electrical properties.
Multiscale hybrid composites, which consist of polymeric resins, microscale fibers and nanoscale reinforcements, have drawn significant attention in the field of advanced, high-performance materials. Despite their advantages, multiscale hybrid composites show challenges associated with nanomaterial dispersion, viscosity, interfacial bonding and load transfer, and orientation control. In this paper, carbon nanotube(CNT)/carbon fiber(CF)/polycarbonate(PC) multiscale hybrid composite were fabricated by a solution process to overcome the difficulties associated with controlling the melt viscosity of thermoplastic resins. The dependence of CNT loading was studied by varying the method to add CNTs, i.e., impregnation of CF with CNT/PC/solvent solution and impregnation of CNT-coated CF with PC/solvent solution. In addition, hybrid composites were fabricated through surfactant-aided CNT dispersion followed by vacuum filtration. The morphologies of the surfaces of hybrid composites, as analyzed by scanning electron microscopy, revealed the quality of PC impregnation depends on the processing method. Dynamic mechanical analysis was performed to evaluate their mechanical performance. It was analyzed that if the position of the value of tan ${\delta}$ is closer to the ideal line, the adhesion between polymer and carbon fiber is stronger. The effect of mechanical interlocking has a great influence on the dynamic mechanical properties of the composites with CNT-coated CF, which indicates that coating CF with CNTs is a suitable method to fabricate CNT/CF/PC hybrid composites.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.12
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pp.2550-2555
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2002
Hybrid composites usually are defined as composites having different types of reinforcements such as fibers and particles. The major advantage of hybrid composites is able to control the material properties such as optical, electrical, and mechanical properties. For this reason, hybrid composites are widely used in automotive, marine, household, and electrical industries. The objective of this work was to investigate processing characteristics in the compression molding of hybrid thermoplastic composites. The mechanical properties of composites manufactured in various forming conditions were monitored. The composites contained randomly oriented long carbon fiber and carbon black in polypropylene(PP) matrix were used. The carbon fiber contents of composites were 5%, 10%, 15%, and 20%, and carbon black contents were 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% by weight. Compression molding was conducted at various mold temperatures. Crstallinity was also measured by using X-RD. The tensile modulus of the composites increased with increasing the mold temperature. However, the impact strength of the composites decreased as the mold temperature increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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