The transverse free vibration of chiral double-walled carbon nanotube (DWCNTs) embedded in elastic medium is modeled by the non-local elasticity theory and Euler Bernoulli beam model. The governing equations are derived and the solutions of frequency are obtained. According to this study, the vibrational mode number, the small-scale coefficient, the Winkler parameter and chirality of double-walled carbon nanotube on the frequency ratio (xN) of the (DWCNTs) are studied and discussed. The new features of the vibration behavior of (DWCNTs) embedded in an elastic medium and the present solutions can be used for the static and dynamic analyses of double-walled carbon nanotubes.
Machining with boring bars frequently induce chatter vibration because of the low stiffness and damping of cantilever shape of boring bars. To increase stiffness and damping, a carbon fiber epoxy composite boring bar was designed, manufactured and tested. The natural frequency of the carbon fiber epoxy composite boring bar in the free-free end condition was incerased more than 50% over that of the steel boring bar, and the damping of the carbon fiber epoxy composite boring bar was also increased 450%. The fundamental natural frequency of the carbon fiber epoxycomposite boring bar in the cantilever beam condition was found to be increased 20-30% over that of the steel boring bar in overhang length range 140-200mm. In machining S45C tapered workpieces, the limit of the overhang length of the steel boring bar was about 170mm in cutting speed 140m/min.
한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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pp.158-159
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2011
In this work, The electrochemical behavior of CF/Al composite was investigated at constant current densities in aqueous solutions. The surface and cross section of PEO-treated CF/Al were observed using SEM, EDS and OM. The CF/Al composite contains carbon fibers of about 40 Vol.% with 5~7 um diameter and 100~150 um length. The carbon fibers appeared to b removed by anodic oxidation in sulfuric acid solution, leaving a carbon-fiber free zone in the surface region. Anodic oxide films were formed in the carbon-free region by plasma electrolytic oxidation(PEO) method in alkaline solutions.
본 연구에서는 탄소섬유 표면에 가해진 전기화학적 산화처리가 탄소섬유강화 극성화된 폴리프로필렌 기지 복합재료의 기계적 계면 물성에 미치는 영향을 알아보기 위해 전류밀도 변수에 따른 섬유표면의 변화를 관찰하였다. 표면처리 전후의 탄소섬유 표면특성은 주사전자현미경과 원자현미경, 적외선분광법, X선광전자분광법과 접촉각으로 분석하였다. 탄소섬유강화복합재의 기계적 계면특성은 임계응력세기인자를 측정하여 평가하였다. 실험 결과 전기화학적 산화처리 후 섬유 표면의 $O_{1s}$ 피크의 증가를 관찰할 수 있었고, 이는 섬유의 표면자유에너지의 증가를 유도하며, 탄소섬유와 폴리프로필렌의 계면 결합력이 증가된 것으로 판단된다. 결론적으로 탄소섬유강화복합재료의 기계적 물성은 탄소섬유와 극성 폴리프로필렌 기지와의 계면 강도조절을 통해 가능할 것으로 판단된다.
In vibration-free vehicles such as limousine buses, the vibration is minimized by installing an air spring instead of the leaf spring used in the existing freight cars to prevent the damage to the loaded cargo from shocks generated during movement. In the existing vehicles, steel structures support the air spring system. This study was aimed at replacing the steel structures used in the Z-spring by carbon fiber and glass fiber reinforced plastics. In addition, the mechanical properties (elastic modulus, tensile strength, and shear strength) of carbon fiber and glass fiber prepreg were derived using specimens molded with the corresponding prepreg. The final goal was to develop a material lighter than the conventional steel material but with enhanced mechanical properties. Although the CF prepreg exhibited excellent mechanical properties, the production cost was extremely high. To overcome this limitation, hybrid composites with GF prepreg were examined, which are expected to be promising future materials.
A microstructure analysis is carried out to optimize the process parameters of a randomly oriented discrete length hybrid carbon fiber reinforced carbon matrix composite. The composite is fabricated by moulding of a slurry into a preform, followed by hot-pressing and carbonization. Heating rates of 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1, and $3.3^{\circ}C/min$ and pressures of 5, 10, 15, and 20 MPa are applied during hot-pressing. Matrix precursor to reinforcement weight ratios of 70:30, 50:50, and 30:70 are also considered. A microstructure analysis of the carbon/carbon compacts is performed for each variant. Higher heating rates give bloated compacts whereas low heating rates give bloating-free, fine microstructure compacts. The compacts fabricated at higher pressure have displayed side oozing of molten pitch and discrete length carbon fibers. The microstructure of the compacts fabricated at low pressure shows a lack of densification. The compacts with low matrix precursor to reinforcement weight ratios have insufficient bonding agent to bind the reinforcement whereas the higher matrix precursor to reinforcement weight ratio results in a plaster-like structure. Based on the microstructure analysis, a heating rate of $0.2^{\circ}C/min$, pressure of 15 MPa, and a matrix precursor to reinforcement ratio of 50:50 are found to be optimum w.r.t attaining bloating-free densification and processing time.
Carbon Nano Tubes could be either metallic or semi-conducting in nature, depending on their diameter. Its photocatalytic behavior has given an impetus to use it as an anti-microbial agent. More than 95% Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria got killed when exposed to Carbon Nano Tubes for 30 minutes in presence of sunlight. Carbon Nano Tubes are supposed to have smooth surface on to which it accumulates positive charges when exposed to light. The surface that is non illuminated has negative charge. At the cellular level microorganisms produce negative charges on the cell membrane, Therefore damaging effect of multi walled carbon nano tubes (exposed to light) on the microorganisms is possible. In this paper, photo catalytic killing of microbes by multi walled carbon nano tubes is reported. Killing was due to damage in the cell membrane, as seen in SEM micrographs. Moreover biochemical analysis of membrane as well as total cellular proteins by SDS PAGE showed that there was denaturation of membrane proteins as well as total proteins of both the microbes studied. The killed microbes that showed a decrease in number of protein bands (i.e. due to breaking down of proteins) also showed an increase in level of free amino acids in microbes. This further confirmed that proteins got denatured or broken down into shorter units of amino acids. Increased level of free amino acids was recorded in both the microbes treated with multi walled carbon nano tubes and sunlight.
본 총설은 분리막기술이 적용된 수소생산에 대한 개론으로, 특히, 암모니아를 수소운반체로 이용하는 수소생산에 대한 연구결과를 중점적으로 서술하였다. 암모니아를 수소운반체로 적용한 수소생산은 추가적인 탄소생성이 없다는 점 외에 여러 측면에 있어 이점이 있다. 많은 연구들이 고순도 수소 분리 및 생산을 위한 분리막 개발을 위해 진행되고 있으며, 이들 중 팔라듐을 기본으로 한 분리막(예를 들어, 다공성 세라믹 또는 다공성 금속 지지체와 팔라듐 합금의 얇은 선택층으로 이루어진 분리막)에 대한 연구가 활발하다. 반면에, 효율적인 암모니아 분해를 위해서는 주로 루테늄 촉매가 적용되고 있으며, 루테늄과 지지체 및 촉진제로 이루어진 루테늄에 기반을 둔 촉매에 대한 연구발표가 다수 존재한다. 수소생산을 위한 분리막 반응기 형태로는 충전층, 유동층, 그리고 마이크로반응기 등이 있으며, 이들의 최적화 및 원활한 물질전달 연구는 현재진행형이다. 또한, 높은 암모니아 분해율, 고순도 수소생산 및 높은 수소생산율을 얻기 위해 분리막과 촉매의 다양한 조합에 대한 연구 및 분리막과 촉매의 역할을 동시에 구현할 수 있는 분리막에 대한 연구가 발표되고 있다.
Most of the early studies on plates vibration are focused on two-dimensional theories, these theories reduce the dimensions of problems from three to two by introducing some assumptions in mathematical modeling leading to simpler expressions and derivation of solutions. However, these simplifications inherently bring errors and therefore may lead to unreliable results for relatively thick plates. The main objective of this research paper is to present 3-D elasticity solution for free vibration analysis of continuously graded carbon nanotube-reinforced (CGCNTR) rectangular plates resting on two-parameter elastic foundations. The volume fractions of oriented, straight single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are assumed to be graded in the thickness direction. In this study, an equivalent continuum model based on the Eshelby-Mori-Tanaka approach is employed to estimate the effective constitutive law of the elastic isotropic medium (matrix) with oriented, straight carbon nanotubes (CNTs). The proposed rectangular plates have two opposite edges simply supported, while all possible combinations of free, simply supported and clamped boundary conditions are applied to the other two edges. The formulations are based on the three-dimensional elasticity theory. A semi-analytical approach composed of differential quadrature method (DQM) and series solution is adopted to solve the equations of motion. The fast rate of convergence of the method is demonstrated and comparison studies are carried out to establish its very high accuracy and versatility. The 2-D differential quadrature method as an efficient and accurate numerical tool is used to discretize the governing equations and to implement the boundary conditions. The convergence of the method is demonstrated and to validate the results, comparisons are made between the present results and results reported by well-known references for special cases treated before, have confirmed accuracy and efficiency of the present approach. The novelty of the present work is to exploit Eshelby-Mori-Tanaka approach in order to reveal the impacts of the volume fractions of oriented CNTs, different CNTs distributions, various coefficients of foundation and different combinations of free, simply supported and clamped boundary conditions on the vibrational characteristics of CGCNTR rectangular plates. The new results can be used as benchmark solutions for future researches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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