Concrete has been used for many years as a composite material that has excellent mechanical properties and durability for construction. However, concrete is a poor electrical conductor, especially under dry conditions. Concrete that is excellent in both mechanical and electrical conductivity properties may have important applications in the electrical, electronic, military and construction industry(e.g. for de-icing road from snow). The purpose of this investigation is to improve the electrical conductive of cement mortar preparared with coke dust, graphite, carbon black and carbon fiber as filler. From the test result, as the content of electrically conductive material increased, fluidity and strength decreased but resistivity decreased. The resistivity of electrical conductive cement mortar is effect by water/cement, and aggregate. Cement mortar containing carbon fiber has the best electrical properties considering strength. From this study, it is enough to assure the use of carbon fiber, carbon black and graphite as a conductive filler for electrical conductive cement mortar.
Pellegrini-Cervantes, M.J.;Barrios-Durstewitz, C.P.;Nunez-Jaquez, R.E.;Baldenebro-Lopez, F.J.;Corral-Higuera, R.;Arredondo-Rea, S.P.;Rodriguez-Rodriguez, M.;Llanes-Cardenas, O.;Beltran-Chacon, R.
Carbon letters
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제26권
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pp.18-24
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2018
Pollution of chloride ion-reinforced concrete can trigger active corrosion processes that reduce the useful life of structures. Multifunctional materials used as a counter-electrode by electrochemical techniques have been used to rehabilitate contaminated concrete. Cement-based pastes added to carbonaceous material, fibers or dust, have been used as an anode in the non-destructive Electrochemical Chloride Extraction (ECE) technique. We studied the performance of the addition of Carbon Fiber (CF) in a cement-graphite powder base paste used as an anode in ECE of concretes contaminated with chlorides from the preparation of the mixture. The experimental parameters were: 2.3% of free chlorides, 21 days of ECE application, a Carbon Fiber Volume Fraction (CFVF) of 0.1, 0.3, 0.6, 0.9%, a lithium borate alkaline electrolyte, a current density of $4.0A/m^2$ and a cement/graphite ratio of 1.0 for the paste. The efficiency of the ECE in the traditional technique using metal mesh as an anode was 77.6% and for CFVF of 0.9% it was 90.4%, with a tendency to increase to higher percentages of the CFVF in the conductive cement-graphite paste, keeping the pH stable and achieving a homogeneous ECE in the mass of the concrete contaminated with chlorides.
Sulphuric acid was intercalated in mesophase pitch based graphite fiber (Thornel P100 of Amoco), PAN based graphite fiber (M40 of Thoray) and PAN based carbon fiber (T300 ofThoray, TZ307 of Taekwang in Korea) by 0.4wt% CrO3/H2SO4 solution. The degree of crystallization of fibers increased P100, M40, TZ307, T300 fiber in order and their d002 values were 3.384, 3.424, 3.470, 3.493$\AA$, respectively. After intercalation P100 fiber formed 1 stage compound whose d002 value was 3.994$\AA$(d001=7.988$\AA$). Other fibers showed (002) reflection belonging to their 1 stage comound and prinstine fiber.
A carbon fiber(CF) reinforced Cu-10%Sn alloy matrix composite was successfully fabricated by squeeze casting method employing preheated graphite mold and proper process controlling factors. The matrix solidification microstructure of the Cu-10%Sn/CF composite reveals ${\alpha}-dendrite$ and ${\alpha}+{\delta}$ eutectoid. To compare the squeeze cast Cu-10%Sn/CF compostie with PM route fabricated Cu-graphite composites for electric contact material, mechanical wear and electrical arc wear tests were performed. Mechanical wear rate of the Cu-10%Sn/CF is much lower than that of the Cu-graphite composite. Weight loss with a variation of contact number in electrical arc wear tests shows a similar trend between the squeeze cast Cu-10%Sn/CF and PM Cu-graphite composites.
Composite bipolar plates offer several advantages of low cost, light weight, and ease of manufacturing compared to traditional graphite plate. However, it is difficult to achieve both high electrical conductivity and high flexural strength. In this study, the hybrid carbons filled epoxy composite bipolar plates were fabricated to test electrical conductivity and flexural properties. Graphite powders were used as the main conducting filler and continuous carbon fiber fabrics were inserted to improve the mechanical properties of the composite. This hybrid composite showed improved in-plane electrical conductivity and flexural property. The moldability of the hybrid composite was also improved comparing to the continuous prepreg composite. This study suggested that the continuous carbon fiber inserted graphite/epoxy composites can be a potential candidate material to overcome the disadvantages of conventional graphite composite or continuous prepreg composite bipolar plates.
Friction and wear behavior of a unidirectional high modulus carbon fiber reinforced epoxy composite exposed to high and low humidity was experimentally examined with various sliding speeds. The results show that the moisture at the sliding surface greatly influences friction and wear properties of the composite. It is also discoverd that the difference in friction and wear behavior between samples with different fiber orientations is mainly due to the anisotropic properties caused by the microstructure of oriented graphite crystals in the carbon fibers and the macrostructure of fiber orientation in the matrix.
Friction and wear behavior of a unidirectional high modulus carbon fiber reinforced epoxy composite exposed to high and low humidity was experimentally examined with various sliding speeds. The results show that the moisture at the sliding surface greatly influences friction and wear properties of the composite. It is also discoverd that the difference in friction and wear behavior between samples with different fiber orientations is mainly due to the anisotropic properties caused by the microstructure of oriented graphite crystals in the carbon fibers and the macrostructure of fiber orientation in the matrix.
Park, Jong Kyoo;Lee, Jae Yeol;Drzal, Lawrence T.;Cho, Donghwan
Carbon letters
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제17권1호
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pp.33-38
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2016
In the present study, exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP) with different particle sizes were coated onto polyacrylonitrile-based carbon fibers by a direct coating method. The flexural properties, interlaminar shear strength, and the morphology of the xGnP-coated carbon fiber/phenolic matrix composites were investigated in terms of their longitudinal flexural strength and modulus, interlaminar shear strength, and by optical and scanning electron microscopic observations. The results were compared with a phenolic matrix composite counterpart prepared without xGnP. The flexural properties and interlaminar shear strength of the xGnP-coated carbon fiber/phenolic matrix composites were found to be higher than those of the uncoated composite. The flexural and interlaminar shear strengths were affected by the particle size of the xGnP, while the particle size had no significant effect on the flexural modulus. It seems that the interfacial contacts between the xGnP-coated carbon fibers and the phenolic matrix play a role in enhancing the flexural strength as well as the interlaminar shear strength of the composites.
The bipolar plate is a major component of the PEM fuel cell stack, which takes a large portion of stack cost. In this study, as alternative materials for bipolar plate of PEM fuel cells, graphite composites were fabricated by compression molding. Graphite particles mixed with epoxy resin were used as the main substance to provide electric conductivity. To achieve desired electric properties, specimens made with different mixing ratio, processing pressure and temperature were tested. To increase mechanical strength, one or two layer of woven carbon fabric were added to the original graphite and resin composite. Thus, the composite material is consisted of the three phases: graphite particles, epoxy resin, and carbon fabric. By increasing mixing ratio, fabricated pressure and process temperature, electric conductivity was improved. The results of tensile test showed that the tensile strength of two-phase graphite composite was about 5MPa, and that of three-phase composite was increased to 54MPa.
흑연분말 첨가가 탄소/탄소 복합재료의 물성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 페놀수지에 흑연분말을 0~30wt.%첨가하여 greenbody(G/B)를 제조하고 이를 $1000^{\circ}C$까지 탄화시켜 탄소/탄소 복합재료를 제조하였다. 굽힘특성은 G/B와 탄소/탄소 복합재료 모두 흑연분말 20wt.% 첨가시 최대치를 보였으며, 그 이상에서는 수지 내의inhomogeneity 증가 때문에 굽힘강도가 감소하였다. 페놀수지만을 경화시킨 경우에는 흑연분말을 20wt.% 첨가한 수지의 굽힘 강도가 첨가하지 않은 수지의 경우보다 낮은 값을 보였으나, 탄화 후에는 혹연분말의 첨가가 탄화수축 감소와 균열경로를 바꾸어 주는 효과를 주어서, 분말을 첨가한 시편의 굽힘 강도가 3배 이상 증가하였다. Mode II ENF 시험결과, G/B와 탄소/탄소 복합재료 모두 20wt.%의 흑연분말 첨가시에 에너지해방율($G_{II}$)이 증가하였으나, 분말의 첨가가 탄소/탄소 복합재료에 더 효과적임을 에너지해방율의 증가치로부터 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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