This paper investigates the effect of utilizing vacuum bagging process to enhance the bond behavior between fiber reinforced polymer (FRP) composites and concrete substrate. Sixty specimens were prepared and tested using double-shear bond test. The effect of various parameters such as vacuum, fiber type, and FRP sheet length and width on the bond strength were investigated. The experimental results revealed that utilizing vacuum leads to improve the bond behavior between FRP composites and concrete. Both the ultimate bond forces and the maximum displacements were enhanced when applying the vacuum which leads to reduction in the amount of FRP materials needed to achieve the required bond strength compared with the un-vacuumed specimens. The efficiency of the enhancement in bond behavior due to vacuum highly depends on the fiber type; using carbon fiber showed higher enhancement in the bond strength compared to the glass fiber when vacuum was applied. On the contrary, specimens with glass fiber showed higher enhancement in the maximum slippage compared to specimens with carbon fibers. Utilizing vacuum does not affect the debonding failure modes but lead to increase in the amount of attached concrete on the surface of the debonded FRP sheet.
Radionuclides, particularly radioactive cesium (Cs), are a concern of human health in some nuclear power accidents. It could lead to a high level of intracellular accumulation due to its high radioactivity and long half-life. Therefore, it is imperative to develop a method to remove Cs from wastewater. Herein, we synthesized activated carbon fibers (ACFs) doped with Prussian blue (PB) via in situ methods. We classified samples by their preparation method as either physical (PB-ACF-A) or physicochemical (PB-ACF-B) syntheses for comparison. The PB-ACF-B sample showed a significant surface loss compared to PB-ACF-A but a better 133Cs adsorption capacity. All samples fit well to Langmuir isotherms and the values of qmax were directly correlated to the amount of PB on the surface of the ACFs. Adsorption characteristics were further confirmed by the calculated free energy, enthalpy, and entropy.
Salt cores have attracted considerable attention for their application to the casting process of electric vehicle parts as a solution to ecological issues. However, the salt core still has low mechanical strength for use in high-pressure die casting. In this study, we investigated the improvements in the bending strength of KCl-based salt cores resulting from the use of reinforcing materials. KCl and Na2CO3 powders were used as matrix materials, and glass fiber and carbon fiber were used as reinforcing materials. The effects of carbon fiber and glass fiber contents on the bending strength properties were investigated. Here, we obtained a new fiber-reinforced salt core composition with improved bending strength for high-pressure die casting by adding a relatively small amount of glass fiber (0.3 wt%). The reinforced salt core indicates the improved properties, including a bending strength of 49.3 Mpa, linear shrinkage of 1.5%, water solubility rate of 16.25 g/min·m2 in distilled water, and hygroscopic rate of 0.058%.
Kim, Ju-Sung;Jeong, Su-Mi;Kim, Young-Jin;Park, Sun-Gyu
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.23
no.5
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pp.509-517
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2023
The surge in FRP(Fiber Reinforced Plastic) research signifies the industry's pursuit to counteract the longstanding issue of rebar corrosion. Notably, Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) emerges as a commendable alternative, given its superior resistance to both corrosion and chemical interactions, thus positing itself as a potential replacement for traditional steel rebars. However, the layered composition of fibers and resin in CFRP flags a notable susceptibility to elevated temperatures. Despite its promise, comprehensive studies elucidating the full spectrum of CFRP properties remain ongoing. In this investigative study, we meticulously assessed the bond strength of CFRP post-exposure to high thermal conditions. Our findings underscored a parity in bond strength amongst silica sand-coated CFRP, rib-type CFRP, and Glass Fiber Reinforced Plastic(GFRP).
The incorporation of nanoplatelets in composite and polymeric materials represents a recent and innovative approach, holding substantial promise for diverse property enhancements. This study focuses on the application of nanocomposites in the production of sports equipment, particularly soccer balls, aiming to bridge the gap between theoretical advancements and practical implications. Addressing the longstanding challenge of suboptimal interaction between carbon nanofillers and epoxy resin in epoxy composites, this research pioneers inventive solutions. Furthermore, the investigation extends into unexplored territory, examining the integration of glass fiber/epoxy composites with nanoparticles. The incorporation of nanomaterials, specifically expanded graphite and graphene, at a concentration of 25.0% by weight in both the epoxy structure and the composite with glass fibers demonstrates a marked increase in impact resistance compared to their nanomaterial-free counterparts. The research transcends laboratory experiments to explore the practical applications of nanocomposites in the design and production of sports equipment, with a particular emphasis on soccer balls. Analytical techniques such as infrared spectroscopy and scanning electron microscopy are employed to scrutinize the surface chemical structure and morphology of the epoxy nanocomposites. Additionally, an in-depth examination of the thermal, mechanical, viscoelastic, and conductive properties of these materials is conducted. Noteworthy findings include the efficacy of surface modification of carbon nanotubes in preventing accumulation and enhancing their distribution within the epoxy matrix. This optimization results in improved interfacial interactions, heightened thermal stability, superior mechanical properties, and enhanced electrical conductivity in the nanocomposite.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.2
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pp.130-137
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2023
This study analyzed the effect of mixing order on the flowability, compressive strength, and flexural strength of cement composites reinforced with polyvinyl alcohol(PVA) fibers and multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs). The experimental results showed that the addition of CNTs significantly reduced the flowability, and the flowability was considerably affected by the mixing order when CNTs were added. The compressive strength was most effectively improved when water and CNTs solution were mixed first before adding PVA fibers, and the flexural strength was highest when water and CNTs solution were mixed with PVA fibers after dry mixing. However, there was no clear correlation between the flexural toughness and the mixing order. In addition, scanning electron microscopy(SEM) image analysis was conducted to analyze the microstructure. The SEM images showed that CNTs were randomly dispersed through the specimens and contributed to the strength improvement, but the effect of the mixing order was not clearly observed. The main results of this study are expected to be useful for evaluations of workability and material performance of PVA fiber-reinforced cement composites with CNTs.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.12
no.4
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pp.165-171
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2002
The study on the adsorption, the surface properties and the antibacterial effects of the metal-treated pitch based activated carbon fibers was carried out. From the adsorption studies on the series of metal-treated activated carbon fiber, the specific surface areas of the metal treated activated carbon fiber obtained from BET equation were in the range of 113.2~1574 $m^2$/g for the Ag-ACFs. And that of Cu treated ACF are distributed to 688.2-887.8 $\m^2$/g. And, the specific surface areas of the Ni-treated pitch based ACFs were in the range of 692.6~895.2 $\m^2$/g. From the ${\alpha}_s$- method, 0.06~1.1 cm^3/g of the micropore volumes were obtained from Ag-ACFs. And, 0.1~0.2 cm^3/ and 0.2~0.6 cm^3/g of the micropore volumes were obtained from Cu and Ni-ACFs, respectively. And, from the SEM morphology results, it was observed that the surface of activated carbon fiber are partially blocked and coated by metal after the treatment. Finally, from the antibacterial effects of metal-treated activated carbon fiber against E. coli, the areas of antibacterial effect become larger with the increase in mole ratio of metal treated. And, from the antibacterial effects using Shake flask method against E. coli, the percentage of the effects was 92.5~100 % and the antibacterial effect was increased with the increase in mole concentration of metal treated.
The PAN (Polyacrylonitrile) based carbon fiber-ceramic composites (CFCC) were prepared from mixtures of short carbon fibers, phenolic resin and ceramic binder. The effects of carbonization temperature of a pre-cursor fiber, the stabilized PAN fiber, on the specific surface area and the bending strength of the activated CFCC were studied in this work. The precursor fiber was carbonized at 80$0^{\circ}C$ and 100$0^{\circ}C$, respectively. The CFCC were activated at 85$0^{\circ}C$ in carbon dioxide for 10~90 minutes. As the burn-off of the activated CFCC made of the precursor fiber carbonized at 80$0^{\circ}C$ was increased from 37% to 76%, the specific surface area in-creased from 493m2/g to 1090m2/g, and the bending strength decreased from 4.5MPa to 1.4MPa. These values were about two times larger than those of the activated CFCC of which precursor fiber was car-bonized at 100$0^{\circ}C$. The effects of carbonization temperature of a precursor fiber on the specific surface area and bending strength of the activated CCFC were explained by bonding force between carbon fiber and car-bonized phenolic resin as well as by relative shirnkage between carbon fiber and ceramic film.
Indoor air quality is of increasing concern because it is closely related human health. An air handling unit (AHU) can be used to control the indoor air quality related to particulate matters and $CO_2$ as well as air conditioning such as temperature and humidity of indoor air. An electrostatic precipitator has a high collection efficiency and low pressure drop, however, ozone can possibly generate from its chargers, which is one of drawbacks to apply it for indoor air control. Here we compared four charging electrodes such as a $50{\mu}m$ tungsten wire, a $100{\mu}m$ tungsten wire, a $16{\mu}m$-thickness Al foil and a carbon fabric comprised of $5-10{\mu}m$ fibers. The carbon fabric electrode showed a superior particle collection efficiency and a lower ozone generation at a given power consumption compared to tungsten wires of 50, $100{\mu}m$ and an Al foil electrode. This low ozone generating, micro-sized electrode can be applied to the electrostatic precipitator in AHU for indoor air control.
Retention of interfacial shear strength (IFSS) of polymer composites at cryogenic temperature application is very important. In this work, single carbon tiber reinforced epoxy compositc was used to evaluate IFSS and apparent modulus under room and cryogenic temperatures. The property change of carbon and selected epoxy for particularly cryogenic temperature application were tested in tension and compression. Tensile strength and elongation of carbon fiber decreased at cryogenic temperature, whereas tensile modulus was almost same. On the other hand, epoxy matrix showed the increased tensile strength but decreased elongation. It can be due to maximum thermal contraction existing free volume in cryogenic temperature. IFSS increased up to $-10^{\circ}C$ and then decreased steadily. However, IFSS at cryogenic temperature was still similar to that at room temperature. This result is very useful to cryogenic application since selected epoxy toughness and interfacial adhesion can keep at such low temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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