In VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) process, the permeability generally controls the filling time of the resin and it also affects the void characteristics of the fiber composite. In this study, carbon and glass fiber inter-layered hybrid composites (carbon fiber centered stack) with an epoxy matrix were fabricated by VARTM process and evaluated the resin flow and macro void characteristics. The permeability of glass fiber was higher than that of carbon fiber used in this study. Using Darcy's equation, the permeability of hybrid composites could be predicted and experimentally confirmed. After curing, the macro void content of hybrid composites was investigated using image analyzer. The calculated filling time was well agreed with experimental result and the void content was significantly changed in hybrid composites.
Sung-Youl Bae;Kyo-Moon Lee;Sanjay Kumar;Ji-Hun Seok;Jae-Wan Choi;Woo-Hyuk Son;Yun-Hae Kim
Composites Research
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v.36
no.5
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pp.355-360
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2023
Epoxy-based carbon fibers reinforced plastic (CFRP) exhibit limitations in their suitability for industrial applications due to high brittleness characteristics. To address this challenge, extensive investigations are underway to enhance their toughness properties. This research focuses on evaluating the toughening mechanisms achieved by Polyamide 6 particles(p-PA6) and Carboxyl-Terminated Butadiene-Acrylonitrile (CTBN) elastomer, with a specific emphasis on utilizing minimal additive quantities. The study explores the impact of varying concentrations of p-PA6 and CTBN additives, namely 0.5, 1, 2.5, and 5 phr, through comprehensive Mode I fracture toughness and tensile strength analyses. The inclusion of p-PA6 demonstrated improvements in toughness when introduced at a relatively low content of 1phr. This improvement manifested as a sustained fracture behavior, contributing to enhanced toughness, while simultaneously maintaining the material's tensile strength. Furthermore, the investigation revealed that the incorporation of p-PA6 affected in particle aggregation, thus influencing the overall toughening mechanism. Incorporation of CTBN, an elastomeric modifier, exhibited a pronounced increase in fracture toughness at higher concentrations of 2.5 phr and beyond. However, this increase in toughness was accompanied by a reduction in tensile strength, resulting in fracture behavior similar to conventional CFRP exhibiting brittleness. The synergy between pPA6, CTBN and CFRP appeared to marginally enhance tensile strength under specific content conditions. As a result of this study, optimized conditions for the application of the p-PA6, CTBN toughening technology have been identified and established.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.397-398
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2006
The advanced piezoelectric ceramic composite actuator, which is called LIPCA with the FRP and the optimization of the laminate configuration, was performed to maximize the stress transfer and the fiber bridging effect. This study evaluated the effect of variable electric fields on the PZT characteristic, laminate configuration and fatigue characteristics under the resonance frequency, which meant the largest performance range and the changes of its interlaminar phase were also evaluated by stages. In conclusions, Comparing with the fatigue lift of intact LIPCA, the fatigue life of LIPCA embedded by the artificial delamination was decreased up to 50%. The micro void growth and the coalescence of epoxy were actively made at the interlaminar phase subject to the large tensile stress.
The purpose of this study was to evaluate marginal fit of four all-ceramic crown systems 1) conventional In-Ceram, 2) copy-milled In-Ceram using Celay system, 3) IPS Empress, 4) OPC(Optimal Pressable Ceramic). All ceramic crowns were made on epoxy dies. The fabricated crowns were sandblasted, cleaned with ultrasonic cleansing, silanated, and cemented with Bistite composite resin cement. the selected marginal areas of the crowns were the labial, lingual, mesial, and distal surface. Each selected area of surface was $0.6{\times}1.6mm$ in dimension. The image of each marginal area was captured to computer files using DT-55 Frame Grabber and light microscope connected CCD camera. The marginal gaps were measured every $70{\mu}m$ using computer image analysis program. The results obtained were summarized as follows : 1. The marginal fit of four all-ceramic crowns were significantly different from each other(p<0.01), and mean marginal fit values obtained were $31.42{\pm}16.52{\mu}m$ in conventional In-Ceram, $55.45{\pm}27.90{\mu}m$ in copy-milled In-Ceram using Celay system, $44.36{\pm}24.59{\mu}m$ in IPS Empress, $47.21{\pm}20.42{\mu}m$ in OPC. 2. In the marginal fit of conventional In-Ceraw and copy-milled In-Ceram crowns using Celay system there was no significant difference between mesiodistal and buccolingual surface, but in the marginal fit of IPS Empress and OPC crowns, there was significant difference between mesiodistal and buccolingual surface(p<0.01). 3. The marginal fit of four kinds of all-ceramic crowns was clinically acceptable.
Donghyeon Lee;Ga In Cho;Hyung Mi Lim;Mantae Kim;Dong-Jun Kwon
Composites Research
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v.37
no.3
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pp.209-214
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2024
Graphene oxide (GO), known for its high stiffness, thermal conductivity, and electrical conductivity, is being utilized as a reinforcement in nanocomposite materials. This study evaluates the mechanical properties of epoxy nanocomposites incorporating GO and edge modified GO (E-GO), which has hydroxyl groups substituted only on its edges. GO/E-GO was uniformly dispersed in epoxy resin using ultrasonic dispersion, and mechanical properties were assessed through tensile testing. The results showed that the addition of nanoparticles increased both tensile strength and toughness. The tensile strength of the epoxy without nanoparticles was 74.4 MPa, while the highest tensile strength of 90.7 MPa was observed with 0.3 wt% E-GO. Additionally, the modulus increased from 2.55 GPa to 3.53 GPa with the addition of nanoparticles. Field emission scanning electron microscopy of the fracture surface revealed that the growth of cracks was impeded by the nanoparticles, preventing complete fracture and causing the cracks to split in multiple directions. E-GO, with surface treatment only on the edges, exhibited higher mechanical properties than GO due to its superior dispersion and surface treatment effects. These results highlight the importance of nanoparticle surface treatment in developing high-performance nanocomposite materials.
Purpose. To investigate the fracture resistance of monolithic CAD-CAM all-ceramic surveyed crowns with two different occlusal rest seat designs. Materials and Methods. Two maxillary first premolar were prepared for all-ceramic surveyed crowns with wide (2/3rd of buccolingual width of an unprepared tooth) or narrow (1/3rd of buccolingual width of an unprepared tooth) disto-occlusal rest seat (ORS) designs. Eighty monolithic CAD-CAM all-ceramic surveyed crowns were prepared and divided into 4 groups - Group CR, Composite resin material as a control; Group LDS, Lithium disilicate based material; Group ZIPS, zirconia-material (IPS ZirCAD); and Group ZLHT, zirconia- material (CeramillZolidht+). Crowns were cemented on an epoxy resin die with adhesive resin cement. The fracture resistance of crowns was tested with the universal machine. Univariate regression analysis was used. Results. The mean ± standard deviation of maximum failure force values varied from 3476.10 ± 285.97 N for the narrow ORS subgroup of group ZIPS to 687.89 ± 167.63 N for the wide ORS subgroup of group CR. The mean ± standard deviation of maximum force was 1075 ± 77.0 N for group CR, 1309.3 ± 283.9 N for group LDS, 3476.1 ± 285.97 N for group ZIPS, and 2666.7 ± 228.21 N for group ZLHT, with narrow occlusal rest seat design. The results of the intergroup comparison showed significant differences in fracture strength with various material groups and occlusal rest seat designs (P<.001). Conclusion. The zirconia-based all-ceramic surveyed crowns fractured at more than double the load of Lithium disilicate based crowns. The crowns with narrow base occlusal rest seat design had statistically significantly higher fracture resistance than surveyed crowns with wide occlusal rest seat design. The use of narrow occlusal rest seat design in CAD-CAM all ceramic surveyed crowns provides higher fracture resistance, and therefore narrow occlusal rest design can be used for providing esthetics with high strength.
The majority of fly ash pipes in thermal power stations use steel pipes. This makes frequent replacement inevitable due to severe abrasion near the hot and curved section of pipes. Recently, there have been efforts to prevent this abrasion with lining techniques using ceramic or basalt on the inner wall of the pipe. This study uses composite and anti-wear material to maximize the anti-abrasion effects on the hot section of the pipe. The thickness of the abrasion layer was determined by the abrasion ratio of material found through the experiment; the thickness of the reinforcement layer was determined by micromechanics. Experiments were conducted on epoxy resins to test for heat and abrasion. Anti-abrasion test using particle impingement was intended to recreate realistic conditions when abrasion occurs within the hot section of an actual pipe. This study analyzes the abrasion ratio obtained from both the specimen experiment and from on-site measurement and provides evidence that a combination of composites and anti-wear agent can be used to create a fly ash pipe that is lower in costs and higher in quality than what is used currently.
Oh, Sea Moon;Lee, Chang Hyun;Shin, Hyo Soon;Yeo, Dong Hun;Kim, Jin Ho
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.28
no.12
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pp.792-796
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2015
With high integration of electronic components, power inductors are also miniaturized. Recently, thick film processes for small size power inductors were developed and commercialized. However, the thick film process to prepare soft magnetic green sheets was not reported enough. In this study, we used Fe-Si magnetic and CIP (carbonyl iron powders) as starting materials to lead to a bimodal particle size distribution in the sheet. We proposed a newly developed 'Modified slurry preparation process' to get well dispersed condition even at high solid contents. Using the new process, it was possible to prepare a well dispersed slurry over 70 vol% of solid. BYK-103 was better than BYK-111 as dispersant in this slurry and the optimum amount was 0.6 wt%. The optimized slurry was formed into a sheet by tape casting process and then the sheet was laminated. We conformed that small size powder, large size powder, and epoxy resin were well dispersed in the green sheet.
Nam, Joong-Hee;Lim, Choong Hyuck;Yun, Ji Sun;Jeong, Young-Hun;Cho, Jeong-Ho;Paik, Jong Hoo;Kim, Hyo Tae;Kim, Jong-Hee
Journal of the Korean Magnetics Society
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v.22
no.6
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pp.216-220
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2012
Magnetic properties of composite materials consisting of polymer filled with ferromagnetic powders (MnZn ferrite, Fe-Si alloy) were investigated in this study. The volume fraction of magnetic powders as fillers was varied from 70 % to 95 %. This paper presents the fabrication method of polymer magnetic composites in an effort to produce the 0-3 types of MnZn ferrite and FeSi as fillers with a proper complex permeability through the optimization of some experimental parameters. The polymer matrix composites were prepared by mixing the crushed ferrites and flaky FeSi powders homogenously with low-density resins (EPDM, epoxy). The relationships among the manufacturing technology of these materials, their filler volume fraction, as well as their complex permeability were measured and analyzed.
Kim, YunHo;Kumar, Sathish;Choi, Chunghyeon;Kim, Chun-Gon;Kim, Sun-Won;Lim, Jae Hyuk
Composites Research
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v.28
no.5
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pp.311-315
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2015
Measuring fiber volume fraction properly is very important in designing composite materials because the fiber volume fraction mainly determines mechanical and thermal properties. Conventional Ignition methods are effective for ceramic fiber reinforcing composite materials. However, these methods are not proper for applying to carbon fiber reinforcing composites because of the venerable characteristic against oxidation of carbon fiber. In the research, fiber volume fraction of carbon fiber composites was obtained by a thermogravimetric analysis considering oxidation characteristic of the carbon fiber and the method was compared and verified with the results from microscopic cross section images.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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