• Composites Research
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• 제32권3호
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• pp.148-157
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• 2019

본 연구에서는 탄소섬유, 탄화규소섬유 그리고 하이브리드섬유를 강화재로 하여 TGCVI와 PIP 혼합 공정으로 $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$, $C_f-SiC_f/SiC$의 세라믹복합재를 제조하였다. 열충격싸이클시험, 3점 굴곡시험과 Oxy-Acetylene 토취 시험후에 그들의 기계적물성, 산화저항성과 내삭마성을 평가하였다. $C_f/SiC$복합재는 온도 증가에 따라서 기계적물성의 감소와 준 연성의 파단모드, 그리고 높은 삭마량을 보였다. $SiC_f/SiC$복합재는 $C_f/SiC$ 복합재에 비하여 강한 기계적물성, 낮은 삭마량을 그리고 취성의 파단모드를 나타냈다. 한편 하이브리드 복합재는 가장 우수한 기계적물성과 $SiC_f/SiC$보다는 연성의 파단모드 그리고 $C_f/SiC$ 보다 낮은 삭마량의 결과를 나타냈다. Oxy-Acetylene 토취 시험 중에 SiC매트릭스는 산화되어 $SiO_2$층을 형성하였으며, 특히 이 층은 $C_f-SiC_f/SiC$와 $SiC_f/SiC$ 복합재에서 섬유의 추가적인 삭마를 막는 역할을 하는 것으로 나타났다. 결론적으로 낮은 기공율을 갖는 하이브리드 복합재를 제조한다면, $C_f/SiC$의 산화로 인한 기계적물성의 감소와 $SiC_f/SiC$ 복합재의 취성 파단모드의 개선으로 고온 산화분위기에서 고온열구조재로의 적용이 높을 것으로 기대한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.177-185
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• 2016

이 논문에서는 강섬유 보강 초고성능 콘크리트(UHPC)의 부재의 휨거동을 특성을 파악하고자 하였다. 하이브리드 강섬유보강 초고성능 콘크리트의 압축강도는 150 MPa이다. 부피비 1.5%의 하이브리드 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 휨거동 특성 실험을 수행하였다. 강섬유보강 콘크리트의 압축 및 인장거동 재료 특성은 구조거동 예측을 위해 매우 중요하다. 강섬유 보강 초고성능 콘크리트의 하중-균열개구변위 측정결과를 이용하여 인장거동 특성을 파악하였다. 실험결과는 하이브리드 강섬유 보강 UHPC는 균열제어에 유리한 것을 나타낸다. 또한, 강섬유 보강 UHPC 보의 연성지수는 1.6~3.0을 나타내어 연성거동에 효과적임을 나타낸다. 모멘트-곡률 관계 측정결과와 해석결과를 비교하였다. 휨철근을 배근하지 않은 UHPC 보에 대한 휨강도 예측결과는 측정 휨강도를 다소 과다평가하고 있다. 전반적으로 본 연구에서 제시한 강섬유 보강 초고성능 콘크리트 재료 및 휨 거동 모델링 제안기법에 의해 압축강도 150 MPa 급의 강섬유 보강 콘크리트 보의 합리적인 휨성능 예측이 가능하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.589-597
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• 2009

고인성 섬유보강 시멘트 복합체는 시멘트 매트릭스 내 보강된 섬유의 계면부착응력에 의해 다수의 미세균 열분산 및 손상저항성능을 갖게 되나, 이를 구조물에 적용하기 위해서는, 고인성 섬유보강 시멘트 복합체의 파괴거동을 규명함과 동시에 보강섬유에 따른 시멘트 매트릭스의 마이크로 파괴메커니즘에 대한 이해가 요구된다. 이 연구에서는 단조 및 반복가력시 고인성 섬유보강 시멘트 복합체의 파괴특성 및 음향방출신호특성을 규명하기 위하여 총 4 시리즈의 시험체가 사용되었으며, 주요 실험변수는 섬유의 종류(PE, PVA, SC), 혼입률, 하이브리드 타입, 가력방법(단조, 반복)이다. 실험결과, 고인성 섬유보강 시멘트 복합체의 압축거동에 따른 손상진전은 섬유의 혼입률 및 하이브리드에 따라 상이하게 나타났다. 또한 음향방출신호로부터, 각 하중단계의 2, 3번째 사이클에서의 진폭 감소 특성이 나타났으며, 이는 각 사이클별 변형률 증가와의 관련성을 보여 이를 이용한 강도 예측이 가능할 것으로 판단된다. 또한 최대강도의 80%까지 펠리시티 효과 및 카이저 효과가 나타났으며, 하이브리드 섬유 혼입시 매크로 균열 제어로 인해 손상의 복원 및 분산능력이 뛰어난 것으로 나타났다.

• 치위생과학회지
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• 제10권6호
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• pp.445-450
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• 2010

본 연구에서는 열중합 의치상 레진에 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유를 2.6%, 5.3% 부피비로 첨가하여 섬유의 종류에 따른 강화효과를 평가하고, 각 섬유를 두 가지로 조합한 hybrid FRC를 제작하여 동일 함량의 단독 섬유 FRC보다 굴곡성질이 더 우수한지 평가하고자 하였다. 단독 섬유 FRC에서는 5.3% 부피비의 GL, PE 섬유군의 굴곡강도가 높게 나타났다. 두 가지 섬유 조합FRC의 굴곡강도는 단독 섬유 FRC보다 증가하는 양상을 보였으나, 5.3% GL, PE 섬유군과 유의한 차이가 없었다. 단독 섬유 FRC의 굴곡계수는 5.3% 부피비의 GL 섬유군이 가장 높게 나타났다. 두 가지 섬유 조합FRC의 굴곡계수는 단독 섬유 FRC의 5.3% GL 섬유군보다 높게 나타나 유의한 차이를 보였다. 열중합 의치상 레진의 강화를 위해 섬유를 단독으로 이용할 경우 5.3% 부피비로 첨가한 유리 섬유가 굴곡강도와 굴곡계수 면에서 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 본다. 두 가지 섬유 조합FRC의 경우 굴곡강도 면에서는 강화효과가 크지 않았지만, 굴곡계수 면에서 볼 때 유리섬유를 하방에 아라미드 섬유를 그 상방에 위치 시킨 조합을 의치상의 강화에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 본다.

• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.315-321
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• 1999

금속기지 복합물은 구조용 재료로서 매우 우수한 성질을 지니고 있어 광범위하게 연구되어져 왔다. $Al_2O_3$와 SiC는 그들의 우수한 기계적 특성 때문에 일반적인 보강재로서 사용되어져 왔다. 그러나 이들 세라믹 보강재는 비싼 재조 비용 때문에 특별한 목적을 위해서만 한정되어 사용되어져 왔다. 본 연구에서는 우리는 Al 합금기지 복합물에서 SHS법에 의해 합성된 $Al_2O_3$-SiC 분말의 보강재로서의 응용 가능성을 살펴보았다. 또한 $Al_2O_3$단섬유를 Al기지 하이브리드 복합물에 적용하기 위하여 합성된 분말과 함께 첨가하였다. 25vol% 강화재의 복합물을 제조하기 위하여 용탕단조법을 사용하였다. 미세구조와 결정구조는 SEM, OM 그리고 XRD로 관찰하였고 압축시험과 마모시험으로 기계적인 성질들을 조사하였다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제14권3호
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• pp.107-114
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• 2002

Residual stress distribution in injection molded short fiber composites is determined by using the layer-removal method. Polystyrene is mixed with carbon fibers of 3% volume fraction (4.5% weight fraction) in an extruder and the tensile specimen is injection-molded. The layer-removal process, in which removing successive thin uniform layers of the material from the surface of the specimen by a milling machine, is employed and the resulting curvature is acquired by means of an image processing. The isotropic elastic analysis proposed by Treuting and Read which assumes a constant Yaung’s modulus in the thickness direction is one of the most frequently used methods to determine residual stresses. However, injection molded short fiber composites experience complex fiber orientation during molding and variation of Yaung’s modulus distribution occurs in the specimen. In this study, variation of Yaung’s modulus with respect to the thickness direction is considered for calculation of the residual stresses as proposed by White and the result is compared with that by assuming constant modulus. Residual stress distribution obtained from this study shows a typical stress profile of injection-molded products as reported in many literatures. Young’s modulus distribution is predicted by using numerical methods instead of experimental results. For the numerical analysis of injection molding process, a hybrid FEM/FDM method is used in order to predict velocity, temperature field, fiber orientation, and resulting mechanical properties of the specimen at the end of molding.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권4호
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• pp.343-352
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• 2010

A zirconia gel/polymer hybrid nanofiber was produced in a nonwoven fabric mode by electrospinning a sol derived from hydrolysis of zirconium butoxide with a polyvinyl butyral. Results indicated that the hydroxyl groups on the vinyl alcohol units in the backbone of the polymer were involved in the hydrolysis as well as grafting the hydrolyzed zirconium butoxide. In addition, use of acetic acid as a catalyst resulted in further hydrolysis and condensation in the sol, which led to the growth of -Zr-O-Zr- networks among the polymer chains. These networks gradually transformed into a crystalline zirconia structure upon heating. The as-spun fiber was smooth but partially wrinkled on the surface. The average fiber diameter was $690{\pm}110\;nm$. The fiber exhibited a strong but broad blue photoluminescence with its maximum intensity at a wavelength of ~410 nm at room temperature. When the fiber was heat-treated at $400^{\circ}C$, the fiber diameter shrunk to $250{\pm}60\;nm$. Nanocrystals which belonged to a tetragonal zirconia phase and were ~5 nm in size appeared. A strong white photoluminescence was observed in this fiber. This suggests that oxygen or carbon defects associated with the formation of the nanocrystals play a role in generating the photoluminescence. Further heating to $800^{\circ}C$ resulted in a monoclinic phase beginning to form In the heat-treated fibers, coloring occurred but varied depending on the heating temperature. Crystallization, coloring, and phase transition to the monoclinic structure influenced the photoluminescence. At $600^{\circ}C$, the fiber appeared to be fully crystallized to a tetragonal zirconia phase.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제12권1호
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• pp.78-86
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• 2018

Filter-based sampling techniques are the conventional way to collect particulate matter, but particles collected and entangled in the filter fibers are difficult to be removed and thus not suited for the following cell- and animal-based exposure experiments. Collecting aerosol particles in powder form using a cyclone instead of a filter would be a possible way to solve this problem. We developed a hybrid virtual-impactor/cyclone high-volume fine and coarse particle sampler and assessed its performance. The developed system achieved 50% collection efficiency with components having the following aerodynamic cut-off diameters: virtual impactor, $2.4{\mu}m$; fine-particle cyclone, $0.18-0.30{\mu}m$; and coarse-particle cyclone, $0.7{\mu}m$. The virtual impactor used in our set-up had good $PM_{2.5}$ separation performance, comparable to that reported for a conventional real impactor. The newly developed sampler can collect fine and coarse particles simultaneously, in combination with exposure testing with collected fine- and coarse-particulate matter samples, should help researchers to elucidate the mechanism by which airborne particles result in adverse health effect in detail.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제31권1호
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• pp.18-24
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• 2013

This work attempted to fabricate organic/inorganic nanocomposite by combining organic cellulose nanofibrils (CNFs), isolated by 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO)-mediated oxidation of native cellulose with inorganic nanoclay. The morphology and dimension of CNFs, and tensile properties and thermal stability of CNF/clay nanocomposites were characterized by transmission electron microscope (TEM), tensile test, and thermogravimetry (TG), respectively. TEM observation showed that CNFs were fibrillated structure with a diameter of about $4.86{\pm}1.341nm$. Tensile strength and modulus of the hybrid nanocomposite decreased as the clay content of the nanocomposite increased, indicating a poor dispersion of CNFs or inefficient stress transfer between the CNFs and clay. The elongation at break increased at 1% clay level and then continuously decreased as the clay content increased, suggesting increased brittleness. Analysis of TG and derivative thermogravimetry (DTG) curves of the nanocomposites identified two thermal degradation peak temperatures ($T_{p1}$ and $T_{p2}$), which suggested thermal decomposition of the nanocomposites to be a two steps-process. We think that $T_{p1}$ values from $219.6^{\circ}C$ to $235^{\circ}C$ resulted from the sodium carboxylate groups in the CNFs, and that $T_{p2}$ values from $267^{\circ}C$ to $273.5^{\circ}C$ were mainly responsible for the thermal decomposition of crystalline cellulose in the nanocomposite. An increase in the clay level of the CNF/clay nanocomposite predominately affected $T_{p2}$ values, which continuously increased as the clay content increased. These results indicate that the addition of clay improved thermal stability of the CNF/clay nanocomposite but at the expense of nanocomposite's tensile properties.

• Carbon letters
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• 제15권1호
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• pp.25-31
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• 2014

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.