This study was performed to investigate the material behavior of hybrid thermoplastic composites contained glass fiber and calcium carbonate. The composite was prepared with each combination ratio of calcium carbonate, and the content of glass fiber was fixed with 10% by weight. In order to investigate the material behavior for various combination ratio, tension test, flexural test, and impact test were performed. Microscopic observation were conducted to examine the fractured surface of specimen for tension test. And the material behavior of the hybrid thermoplastic composite immersed in salt water with definite time was investigated.
다양한 산업군에서 복합재료를 적용한 제품개발을 진행하고 있는 상황이며, 재활용이 가능한 장점으로 인해 열가소성 복합재료에 대한 개발이 활발하다. 장섬유 강화 열가소성 플라스틱(Long fiber thermoplastic, LFT)의 형태도 있지만, 연속섬유를 이용한 열가소성 복합재료(Continuous fiber thermoplastic, CFT)에 대한 활용도 증가하고 있다. 본 연구에서는 CFT를 제작할 때 사용되는 강화섬유의 제직 패턴에 따른 영향으로 CFT의 인장, 굴곡, 충격 강도의 변화를 확인하고자 하였다. 복합재료의 물성이 강화섬유의 제직 패턴에 의해 달라지는 원인을 기계적인 물성으로도 평가하였고, CT 촬영기법을 이용하여 내부 기공발생과 섬유 제직패턴과의 상관관계를 분석하였다. CFT의 경우 열가소성 필름이 섬유 로빙 내로 함침되는 수준이 낮기 때문에, 공극의 발생률이 높은 문제가 있다. 섬유 로빙과 로빙사이의 계면이 $100{\mu}m$ 수준으로 조밀하게 형성될 수 있는 평직 섬유 패턴이 CFT의 성형성 및 기계적 물성을 안정화시키는 강화섬유의 조직임을 검증하였다.
The objective of this work was to optimize processing parameters of hybrid thermoplastic composites in compression molding. The mechanical properties of the composites manufactured with various forming conditions were measured to characterize processing parameters. Polypropylene(PP) composites containing randomly oriented long carbon fiber and carbon black were used in this work. The composite materials contained 5%, 10%, 15%, and 20% carbon fiber and 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% carbon black by weight. Compression molding was conducted at various mold temperatures. The temperature of the material in the mid-plain was monitored during the forming. Crystallinity was also measured by using XRD. The tensile modulus of the composites increase, with increasing the mold temperature. However, the impact strength of the composites decreases as mold temperature increases.
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.
스택 체결압에 의해 접촉되는 분리판(BP)과 탄소펠트전극(CFE) 사이의 전기적 접촉저항은 상대적으로 낮은 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 스택의 체결압 때문에 스택 효율에 큰 여향을 미친다. 본 연구에서는 이러한 접촉저항을 줄이고 셀 성능을 향상시키기 위해 국부 가열 접합 공정을 통해 폴리에틸렌(PE) 복합재료-CFE 하이브리드 BP 구조를 개발하였다. 탄소섬유 복합재료 BP의 PE 매트릭스를 국부적으로 녹여 CFE의 탄소 섬유와 BP의 탄소 섬유의 직접 접촉 구조를 만들어 전기 접촉 저항을 감소시겼다. PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP의 성능을 평가하기 위해 면적비저항(ASR)과 기체투과도를 측정하였다. 또한 스택 신뢰성을 측정하기 위해 내산성 시험을 수행하였다. 최종적으로, 개발된 PE 복합재료-CFE 하이브리드 BP와 기존의 BP의 성능을 비교 분석하기 위하여 VFRB 단위셀 충/방전 시험을 수행하였다.
본 논문은 열경화성수지 적층 복합재료의 낮은 충격 특성과 층간 분리 현상을 개선하고자 열가소성 수지 및 3차원 직조 프리폼을 사용한 복합재료 제조와 물성 특성화에 대한 것이다. 새로운 기술인 co-braiding 성형법으로 열가소성 PEEK 섬유와 탄소섬유를 혼합한 섬유를 제조하였으며. 층간 분리 억제 특성을 현저하게 향상시키기 위하여 두께방향의 섬유를 가지는 3차원 직조형 프리폼을 제조하였다. 혼합섬유로 제조된 프리폼에 열성형 공정을 적용함으로써 열가소성 복합재료를 제조하였으며. 혼합섬유의 PEEK 섬유는 용융온도에서 용융되어 탄소섬유 사이로 함침이 완벽하게 일어남을 확인하였다. 또한, APC-2/AS4 프리프레그를 사용한 준 등방 적층 복합재료를 제조하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료의 특성과 비교하였다. 항공기 소재로서의 적용 가능성을 알아보기 위하여 open hole 인장시험, 충격시험, 및 충격 후 압축시험 등의 결과를 통하여 3차원 직조형 열가소성 복합재료는 기존의 적층 복합재료보다 우수한 내 충격성 손상허용치를 가짐을 보였다.
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.
PLA/PP polymer blends in various ratios (PLA:PP = 9:1, 4:1, 3:1, and 1:1), and their composites (PLA:PP = 1:1) with sisal fiber (10, 15 and 20 wt%) were fabricated using MAPP as compatibilizer. The aim of the work was to reduce the cost of biodegradable composites as well as to improve the impact strength of PLA using PP, a relatively cheaper thermoplastic. The developed composites were characterized for their morphological and mechanical properties. The tensile strength and modulus of the blends were decreased with increasing PP content whereas the strain at break and impact strength are increased. The tensile strength, modulus and water absorption were increased for hybrid composites with increasing fiber content.
The effects of fiber surface-treatment and sizing on the dynamic mechanical properties of unidirectional and 2-directional carbon fiber/nylon 6 composites by means of dynamic mechanical analysis have been investigated in the present study. The interlaminar shear strengths of 2-directional carbon/nylon 6 composites sized with various thermosetting and thermoplastic resins are also measured using a short-beam shear test method. The result suggests that different surface-treatment levels onto carbon fibers may influence the storage modulus and tan ${\delta}$ behavior of carbon/nylon 6 composites, reflecting somewhat change of the stiffness and the interfacial adhesion of the composites. Dynamic mechanical analysis and short-beam shear test results indicate that appropriate use of a sizing material upon carbon fiber composite processing may contribute to enhancing the interfacial and/or interlaminar properties of woven carbon fabric/nylon 6 composites, depending on their resin characteristics and processing temperature.
최근 들어 금속과 복합재료를 혼합하여 자동차 부품을 제작함으로써 구조의 기능성을 만족하면서도 무게를 줄이고자 하는 연구가 진행되고 있다. 환경문제로 인해 전기전자제품 및 자동차의 재활용 규제가 강화되고 있음을 고려하여, 자동차 재활용 업체 관계자의 설문을 통하여 금속과 복합재료 하이브리드 구조의 재활용율 향상을 위한 요소 기술을 도출하였다. 필요한 요소 기술 중 기술적으로 해결할 수 있는 금속-복합재료 하이브리드 접착 구조의 분리 기술에 대한 기초 연구를 진행하였으며, 재활용 현장에서 쉽게 도입할 수 있는 분리 기법을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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