• 폴리머
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• 제36권5호
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• pp.612-616
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• 2012

본 연구는 표면처리에 따른 탄소나노튜브의 표면특성변화가 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 표면처리된 탄소나노튜브의 표면특성은 산-염기도 측정, FTIR, 그리고 XPS를 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlaminar shear strength; ILSS)와 임계응력세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 산-염기 상호반응에 의한 각각의 표면처리된 탄소나노튜브의 표면특성의 변화를 가져오며, 산처리한 MWNTs/탄소섬유/에폭시 복합재료의 경우 미처리 MWNTs, 염기 처리 MWNTs와 비교하여 우수한 기계적 물성을 보였다. 이는 산성을 가지는 MWNTs와 염기성의 에폭시 수지가 산-염기 및 수소결합에 의한 계면 결합력의 향상 때문이라 판단된다.

• Composites Research
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• 제15권6호
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• pp.16-23
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• 2002

본 연구에서는 양극산화 처리에 따른 고강도 PAN계 탄소섬유의 표면 특성 변화가 기계적 계면 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 탄소섬유의 표면성질은 산.염기도, SEM, XPS, 그리고 접촉각 측정을 통하여 알아보았으며, 복합재료의 기계적 계면 특성은 ILSS와 $K_{IC}$를 통하여 고찰하였다. 탄소섬유 표면의 산도와 $O_{ls}/C_{IC}$가 증가하였는데, 이는 산소관능기의 발달에 기인하고, 양극산화된 탄소섬유의 표면자유에너지의 증가는 극성요소의 증가에 기인하는 것으로 사료된다. ILSS와 $K_{IC}$ 같은 기계적 계면 성질은 양극산화로 향상되어졌는데, 이러한 결과는 좋은 젖음성이 최종 복합재료의 섬유와 에폭시 수지 매트릭스 사이의 계면결합력을 증가시기는 중요한 역할을 하기 때문으로 사료된다.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.219-224
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• 2015

본 연구에서는 현무암섬유의 계면을 황산과 과산화수소로 처리하고 섬유 배향각을 $0^{\circ}$, $0^{\circ}/90^{\circ}$, $0^{\circ}/45^{\circ}/-45^{\circ}$로 달리하여 현무암섬유 에폭시 강화 복합재료의 기계적 특성에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 기계적 특성은 층간 전단강도(ILSS)와 파괴인성 요소 중 임계응력세기인자($K_{IC}$) 측정을 통하여 고찰하였으며, 섬유의 표면미세구조 변화와 복합재료의 파단면은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 또한 섬유표면에 계면처리의 여부를 확인하기 위하여 적외선 분광법(FTIR)과 X-선 광전자 분광법(XPS)을 분석하였다. 실험결과 계면처리한 섬유 표면의 -OH 기(hydroxyl)가 증가됨을 확인하였다. 계면처리한 후의 기계적 특성이 계면처리 전의 기계적 특성보다 약 ~100% 증가하였다. 이러한 결과는 표면처리에 의해 섬유와 에폭시 수지 매트릭스 사이의 계면결합력을 증가시킨 것으로 판단된다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.182-185
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• 2004

In this work, the effect of chemical treatments on surface properties of SiC was investigated in mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced composites. The surface properties of the SiC were determined by acid/base values and contact angles. The thermal stabilities of carbon fibers-reinforced composites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA). Also, the mechanical interfacial properties of the composites were studied in interlaminar shear strength (ILSS) and critical strain energy release rate mode II $(G_{IIC})$ measurements. As a result, tile acidically treated SiC (A-SiC) had higher acid value than that of untreated SiC (V-SiC) or basically treated SiC (B-SiC). According to the contact angle measurements, it was observed that chemical treatments led to an increase of surface free energy of the SiC surfaces, mainly due to the increase of the specific (polar) component. The mechanical interfacial properties of the composites, including ILSS and $(G_{IIC})$, had been improved in the specimens treated by chemical solutions. These results were explained that good wetting played an important role in improving the degree of adhesion at interfaces between SiC and epoxy resin matrix.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.715-718
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• 1998

본 연구에서는 수직섬유의 길이가 서로 다른 삼차원 유리직물을 보강재로 사용하고, 매트릭스 수지로 비스페놀 타입 비닐 에스테르 (bisphenol type vinyl ester)를 사용하여 hand lay-up을 이용해 복합재료 (3D composites)를 제조하였다. 삼차원 유리직물의 수직섬유의 길이가 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향을 three-point bending test, flatwise compression test를 통해 조사하였다. Short-beam test법 통하여 복합재료에서의 섬유와 매트릭스 수지간의 계면접착강도를 나타내는 층간 전단강도를 구하였다. 시험 결과를 통하여 수직섬유의 길이가 복합재료의 기계적 물성 및 층간 전단강도에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.169-174
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• 2017

유리섬유(GF) 강화 복합재료는 금속에 비해 경량화의 장점으로 인해 기체 부품 산업의 높은 성장률과 방산 산업의 발전으로 수요는 증가되고 있으며 제품의 형태를 다양하게 제작할 수 있는 RTM 공정으로 산업적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 경화제의 분자량에 의한 가교 밀도 차이에 따라 변화되는 RTM의 성형성과 복합재료의 기계적 물성 및 계면 물성의 차이를 관찰하고자 하였다. 이를 위해 동일한 에폭시를 사용하였으며 유사한 화학 구조의 경화제를 이용하였다. 시편은 RTM 공법으로 제작하였으며 기지의 특성을 알아보기 위해 점도 측정 및 기지 주입시간을 측정하였다. 유리 섬유/에폭시 복합재료의 기계적 물성을 실험하여 굴곡 강도를 측정하였으며 계면 물성을 평가하기 위해 층간전단강도(ILSS)와 계면전단강도(IFSS)를 측정하였다. RTM 공정 시 기지의 점도에 의해 섬유의 함침정도에 따라 복합재료의 섬유 무게 분율(wt %)은 변화되고 이에 따라 유리섬유/에폭시 복합재료의 기계적 물성의 차이가 확인되었다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.406-412
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• 2015

일방향의 탄소/탄소 복합재료는 탄화 매트릭스의 전구체인 페놀수지를 사용하여 단일 공정을 통하여 제조하였으며, 탄소/탄소 복합재료의 밀도와 기계적 물성을 향상시키기 위하여 페놀수지에 산화몰리브덴($MoO_3$)과 바인더 피치를 첨가하였다. 본 연구에서는 $MoO_3$와 바인더 피치 첨가로 인한 탄소/탄소 복합재료의 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 굴곡강도와 층간전단강도 측정을 통하여 고찰하였다. 결과적으로 $MoO_3$와 바인더 피치가 첨가된 탄소/탄소 복합재료들은 탄소섬유와 매트릭스간의 계면결합력 증가로 인하여 기계적 물성이 향상됨을 관찰할 수 있었다. 이는 $MoO_3$와 바인더 피치를 첨가함으로써 탄소/탄소 복합재료의 흑연구조가 발달함과 동시에 밀도를 향상시킬 수 있음을 나타낸다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.304-310
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• 2018

오토클레이브 (Autoclave) 성형 공정은 항공산업분야의 복합재 부품 제작에 있어서 매우 안정적이고 중요한 제조방법으로서 자리매김 해왔었지만 오토클레이브가 가진 많은 장점과 함께 단점 또는 제약 사항들을 보여주고 있다. 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위하여 다양한 탈 오토클레이브 (OoA, Out-of-Autoclave) 공정들이 연구 개발되고 있는데, 본 연구에서는 탈 오토클레이브 공정 중 하나로서 많은 관심을 받고 있는 액상성형공정 (Liquid Composite Molding)을 사용하여 시편들을 제작하고 이를 오토클레이브 공정으로 제작된 시편과 실험적으로 비교평가하였다. 액상성형공정 중 DB (Double Bagging), CAPRI (Controlled Atmospheric Pressure Resin Infusion) 및 VAP (Vacuum Assisted Process) 공정을 사용하여 시편 제작을 수행하고 내부 기공 함유량, 두께, 유리전이온도, 층간전단강도 및 굽힘강도 시험 평가를 통하여 각 제작 공정에 따른 차이를 확인할 수 있었다. 전체적으로 오토클레이브 성형 시편이 우수한 두께 균일도, 낮은 기공 함유량 및 양호한 기계적 강도 특성을 보였으며, 액상성형공정 중에서는 CAPRI 성형 시편이 DB 및 VAP 성형 시편에 비하여 상대적으로 우수한 특성을 가짐을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.232-238
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• 2015

본 연구에서는 탄소 나노복합재료 수지의 분산도를 평가하기 위해 전기저항 측정방법을 활용한 평가 예측 연구를 시도하였다. 탄소 나노복합재료 수지을 탄소섬유 토우에 떨어뜨려 탄소섬유의 배열 변화에 따른 전기저항 변화도를 이용하여 분산도를 평가하였다. 분산도가 균일한 탄소 나노복합재료 수지의 상태는 섬유 토우의 배열을 변화시키더라도, 섬유들 사이에 CNT의 영향으로 전기적 접촉면을 생성시켜 비교적 낮은 전기저항 변화도를 나타낸다. 그러나 불균일한 나노입자 분산상태의 수지는 탄소섬유 토우의 필터링 현상에 나노입자와 에폭시가 분리되었다. 탄소섬유의 전기저항 변화도는 크게 변화되며, 이러한 전기저항 변화도의 크기차이를 이용하여 분산도를 분석할 수 있었다. 나노복합재료 수지 적용 섬유강화 복합재료의 ILSS 측정 결과와 전기저항 측정법을 이용한 분산도 평가 결과간의 상관관계를 비교하였다. 균일한 분산도 상태의 나노복합수지를 이용한 경우가 섬유강화 복합재료화 하였을 경우 우수한 계면 특성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.175-180
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• 2017

탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 $270^{\circ}C$와 5분임을 확인했다.