• KCI Concrete Journal
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• 제11권3호
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• pp.65-77
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• 1999

A portland cement was reinforced by incorporating carbon fiber(CF), silica powder, and impregnating the pores with styrene monomers which were polymerized in situ. The effects of type, length, and volume loading of CF, mixing conditions, curing time and, curing conditions on mechanical behavior as well as freeze-thaw resistance and longer term stability of the carbon-fiber reinforced cement composites (CFRC) were investigated. The composite Paste exhibited a decrease in flow values linearly as the CF volume loadings increased. Tensile, compressive, and flexural strengths all generally increased as the CF loadings in the composite increased. Compressive strength decreased at CF loadings above approx. 3% in CFRC having no impregnated polymers due to the increase in porosity caused by the fibers. However, the polymer impregnation of CFRC improved all the strength values as compared with CFRC having no Polymer impregnation. Tensile stress-strain curves showed that polymer impregnation decreased the fracture energy of CFRC. Polymer impregnation clearly showed improvements in freeze-thaw resistance and drying shrinkage when compared with CFRC having no impregnated polymers.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권2호
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• pp.115-123
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• 2007

본 연구에서는 탄소섬유로 보강된 콘크리트의 전기저항 변화를 모니터링하는 방법에 의해, 콘크리트의 파괴에 대한 자가진단 적용 특성을 검토하였다. 미분쇄 탄소섬유와 코크스 분체로 구성된 신형 리브재가 포함된 CFGFRP (탄소섬유 유리섬유 강화 플라스틱)와 콘크리트 보강용 CF(탄소섬유) 시트에 휨 하중 재하 단계별로 하중을 가할 때 균열 또는 파괴가 발생하기 전후의 탄소섬유의 전기저항 변화를 조사하여, 각 인자의 관계특성(각 하중단계별 전기저항, 변형률, 처짐 등의 변화)을 분석하였다. 그 결과, 콘크리트 인장측 파괴시 탄소섬유 보강근, 신형 리브, 시트가 파괴될 때, 전기저항은 크게 증가하지만, CFGFRP의 경우는 그 후 하이브리드 FRP 재료 중 탄소섬유를 보강하고 있던 유리섬유가 나머지 추가 재하 하중에 저항할 수 있어 콘크리트 시험체의 전 파괴단계에까지는 이르지 않았다. 따라서 CFGFRP의 보강근과 신형 리브, CF시트는 FRP로 보강된 콘크리트의 파괴를 사전에 감지할 수 있는 자가진단 재료로서의 적용이 가능함을 알 수 있었다.

• Carbon letters
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• 제3권2호
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• pp.80-84
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• 2002

The surface treatment of C-type isotropic pitch-based carbon fiber was carried out by anodic oxidation in 5 wt% $NH_4NO_3$ electrolyte. The changes of fiber surface and carbon fiber/ABS resin composites were characterized by SEM, XPS and mechanical properties test. The oxygen functional groups on the surface, such as hydroxyl (-C-OH), carboxyl (-COOH) groups etc., increased after oxidation. Tensile strength, flexural strength and modulus of carbon fiber/ABS composites were also enhanced. However, the impact strength decreased with the improvement of the surface adhesion between CF and matrix.

• Carbon letters
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• 제23권
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• pp.22-29
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• 2017

The compressive strength and electrical resistance of pitch-based carbon fiber (CF) in cementitious materials are explored to determine the feasibility of its use as a functional material in construction. The most widely used CFs are manufactured from polyacrylonitrile (PAN-based CF). Alternatively, short CFs are obtained in an economical way using pitch as a precursor in a melt-blown process (pitch-based CF), which is cheaper and more eco-friendly method because this pitch-based CF is basically recycled from petroleum residue. In the construction field, PAN-based CFs in the form of fabric are used for rehabilitation purposes to reinforce concrete slabs and piers because of their high mechanical properties. However, studies have revealed that construction materials with pitch-based CF are not popular. This study explores the compressive strength and electrical resistances of a cement paste prism using pitch-based CF.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.383-387
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• 2023

탄소섬유 복합재료는 우수한 물성을 바탕으로 산업 전반에 활용되고 있으나 취성이 강하다는 단점이 있다. 연신율이 높은 소재와의 하이브리드화를 통해 강도는 다소 감소되더라도 파괴인성을 향상시킬 수 있다. 이 연구에서는 탄소섬유와 아라미드섬유를 하이브리드한 적층 판재의 물성을 평가하되, 적층 순서를 다르게 하여 이종 재료와의 계면 형성 정도를 조절하였다. 그 결과 25%의 아라미드 섬유 포함 시 순수 탄소섬유 대비 최대 63%의 Izod 충격강도의 향상을 확인할 수 있었으며, 중간 정도의 복잡도를 가진 적층순서 [CF/CAF₂/CF]_s 에서 가장 우수하였다. 그러나 전체적인 복합화 효과는 부정적인 것으로 분석되었다.

• Advanced Composite Materials
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• 제16권2호
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• pp.95-113
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• 2007

Experimental investigations of interlaminar mechanical properties for carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates were carried out using aramid fiber ($Kevlar^{(R)}$-29 1000d) and carbon fiber (TR40-1K 612d, Mitsubishi Rayon) stitching. Various carbon fiber (CF) stitch densities were used to prepare a number of CF stitched CFRP laminates for double cantilever beam (DCB) tests. An insert tongue-type loading fixture, developed by the Japan Aerospace Exploration Agency (formerly the National Aerospace Laboratory of Japan), was also employed in the DCB test. Interlaminar tension tests were carried out under an out-of-plane directional loading using a single CF stitch thread in the CFRP laminates. The DCB test results clarified that the relationship between the volume fractions of the CF stitch thread ($V_{ft}$) and mode I critical energy release rate ($G_{Ic}$) showed a mostly linear function with a higher gradient than that of the $Kevlar^{(R)}$ stitched CFRP laminates. The CF stitched CFRP tension test results indicated that the consumption energy per unit area ($E_i$) was larger than that of $Kevlar^{(R)}$ stitched CFRP laminates.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.254-259
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• 2015

탄소섬유에 대한 액상 알루미늄의 젖음성이 매우 좋지 않기 때문에 통상적인 주조방법으로는 기공이 없는 건전한 탄소섬유/알루미늄 복합재료 제조가 어려워 이를 극복하기 위해서는 복합재료 주조 시 고온, 고압이 요구된다. 본 연구에서는 탄소섬유 표면에 무전해 도금에 의해 구리를 코팅함으로써 탄소섬유에 대한 알루미늄의 젖음성을 향상시켜 고온, 고압을 가하지 않고 액상의 알루미늄이 탄소섬유들 사이를 자발적으로 침투하여 내부기공이 매우 적은 건전한 탄소섬유/알루미늄 복합재료를 제조할 수 있었다. 제조된 탄소섬유/알루미늄 복합재료내 일부 탄소섬유 다발 안에서 미세기공이 발생하였으나 이 미세기공은 압연과 같은 후 가공에 의해 탄소섬유와 알루미늄 사이의 계면분리나 탄소섬유의 파괴 없이 효과적으로 제거될 수 있었다. 복합재료 제조 시 발생한 미세기공은 탄소섬유와 알루미늄의 젖음성 문제는 아니며 탄소섬유들 사이 공간을 효과적으로 채웠던 액상 알루미늄이 냉각되는 동안 수축으로 인해 일부 탄소섬유들 사이로부터 빠져 나가 수축공 형태의 기공이 발생한 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.14-19
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• 2014

본 연구에서는 탄소섬유(carbon fiber, CF)와 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 포함하는 PMMA/PVDF 및 PET/PVDF 블렌드 나노복합재료를 이축성형 압출기를 이용하여 용융삽입법으로 제조하였다. SEM을 이용하여 PMMA/PVDF/CF/CNT 나노복합재료의 모폴로지를 관찰한 결과, CNT가 matrix에서 효과적으로 분산되지 못한 반면 PET/PVDF/CF/CNT 나노복합재료에서는 CNT가 잘 분산된 것으로 관찰되었다. 상분리된 PET/PVDF 블렌드에서 CNT가 PET 상에 효과적으로 분산된 것으로 보였는데 이는 PET의 페닐렌기와 CNT 표면의 그라파이트 시트가 ${\pi}-{\pi}$ interaction에 의한 것으로 판단되었다. 또한 CF도 PET와의 계면 접착성이 우수한 것으로 나타났다. PET/PVDF/CF 나노복합재료의 전기전도도는 CNT를 첨가함으로써 증가하였으나 PMMA/PVDF/CF 나노복합재료에 CNT를 첨가한 경우 전기전도도가 향상되지 않았다. 모폴로지 관찰결과에서 CNT의 분산 정도는 전기전도도 물성 결과와 일치하였다. DSC 분석 결과, PET/PVDF/CF/CNT 나노복합재료에서는 결정화 온도가 증가하였는데, 이는 CF 및 CNT가 PET의 결정화를 촉진 시키는 조핵제 역할을 하기 때문인 것으로 보였다. 굴곡물성 결과, PET/PVDF/CF/CNT 나노복합재료에서 PET와 CF의 친화성이 우수하여 굴곡탄성률이 크게 증가하였다.

• Advances in materials Research
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• 제13권1호
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• pp.63-86
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• 2024

Asphalt concrete (AC), is a mixture of bitumen and aggregates, which is very sensitive in the design of flexible pavement. In this study, the Marshall stability of the glass and carbon fiber bituminous concrete was predicted by using Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), and M5P Tree machine learning algorithms. To predict the Marshall stability, nine inputs parameters i.e., Bitumen, Glass and Carbon fibers mixed in 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 percentage (designated as 100GF:0CF, 75GF:25CF, 50GF:50 CF, 25GF:75CF, 0GF:100CF), Bitumen grade (VG), Fiber length (FL), and Fiber diameter (FD) were utilized from the experimental and literary data. Seven statistical indices i.e., coefficient of correlation (CC), mean absolute error (MAE), root mean squared error (RMSE), relative absolute error (RAE), root relative squared error (RRSE), Scattering index (SI), and BIAS were applied to assess the effectiveness of the developed models. According to the performance evaluation results, Artificial neural network (ANN) was outperforming among other models with CC values as 0.9147 and 0.8648, MAE values as 1.3757 and 1.978, RMSE values as 1.843 and 2.6951, RAE values as 39.88 and 49.31, RRSE values as 40.62 and 50.50, SI values as 0.1379 and 0.2027 and BIAS value as -0.1 290 and -0.2357 in training and testing stage respectively. The Taylor diagram (testing stage) also confirmed that the ANN-based model outperforms the other models. Results of sensitivity analysis showed that the fiber length is the most influential in all nine input parameters whereas the fiber combination of 25GF:75CF was the most effective among all the fiber mixes in Marshall stability.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.606-610
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• 2019

본 연구에서 우리는 보론 도핑된 다이아몬드 나노물질을 이용하여 유연성 탄소 섬유 기반의 전극(CF-BDD 전극)을 개발하고, 이를 비효소적 글루코스 센서에 적용하여 전기화학적 특성을 확인하였다. 이 전극은 탄소 섬유 표면에 정전하 자기조립법을 이용하여 BDD 층을 증착하여 제작하였다. 이 전극 물질의 표면 구조는 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 분석하였으며, 전기화학적 특성 및 센싱 성능 분석은 시간대전류법(CA)와 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS)으로 실행하였다. 제작된 CF-BDD 전극은 산화-환원 화학종과 전극 계면 간의 effective direct electron transfer와 large effective surface area, high catalytic activity의 우수한 특성들을 보였다. 결과적으로, CF 센서와 비교에서 CF-BDD 센서는 더 넓은 선형 농도 범위(3.75~50 mM)와 더 빠른 감응 시간(3초 이내), 더 높은 감도(388.8 nA/mM) 등의 향상된 센싱 특성을 보였다. 따라서, 본 연구에서 개발된 전극 물질은 다양한 전기화학 센서 뿐 아니라, 웨어러블 센서 소재로도 활용 가능할 것으로 기대된다.