Three-dimensional (3D) multilayered Pt electrodes were fabricated to develop a porous electrode using a pattern-transfer printing process. The Pt thin films were deposited using a transferred sputtering pattern having a 250 nm line width on the substrate, and the uniform line patterns were efficiently transferred using our proposed method. Temperature-programmed desorption (TPD) analyses were used to evaluate the porosity of the electrodes. It was possible to distinguish between two resolved maxima at 168 and 227 ℃, which could be described in terms of desorption reactions on the Pt (111) planes. The results of the TPD analysis of the 3D and multilayered Pt electrodes prepared through transfer printing were compared to those of an electrode fabricated through screen printing using a commercial Pt-carbon paste commonly used as porous electrodes. It was confirmed that the 3D multilayered electrodes exhibited a desorption concentration approximately 100 times higher than that of the Pt-carbon composite electrode, and the desorption concentration increased by approximately 0.02 mg/mol per layer. The 3D multilayered electrode effectively functions as a porous electrode and a catalyst.
Son Yong-Ho;Kim Sung-Jin;Kim Young-Min;Jeong Joon-Seok;Ryu Sung-Lim;Kweon Soon-Yong
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.19
no.10
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pp.966-970
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2006
We reported on characteristics of the piezoelectric ceramic-polymer composite for the application of the thick-film speaker. The PVDF-PZT composites were fabricated to incorporate the advantages of both ceramic and polymer with various mixing ratios by 3-roll mill mixer. The composite solutions were coated by the conventional screen-printing method on ITO electrode coated PET (Polyethylene terephthalate) polymer film. After depositing the top-electrode of silver-paste, 4 kV/mm of DC field was applied at $120^{\circ}C$ for 30 min to poling the composite films. The value of $d_{33}$ (piezoelectric charge constant) was increased when the PZT weight percent was increased. The maximum value of the $d_{33}$ was 24 pC/N at 70 wt% PZT. But the $g{33}$ (piezoelectric voltage constant) showed the maximum value of $32mV{\cdot}m/N$ at 65 wt% of PZT powder. The SPL (sound pressure level) of the speaker fabricated with the 65:35 composite film was about 68 dB at 1 kHz.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.7
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pp.104-112
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2019
The material properties of the 3D printing cement composite mortar were evaluated, and the performance range in which printing was possible was calculated using the void ratio in a fresh state as a single index. As a results of the tests, as the water-binder ratio (W/B) increased, the mortar flow value increased and the density and strength decreased. As the sand-binder ratio (SS/B) increased, the mortar flow value decreased. However, strength and density increased and decreased up to a certain SS/B. As admixture-binder ratio (Ad/B) increased, mortar flow value, density, and strength decreased. These trends make it difficult to mix-design to meet the target performances of 3D printing mortars, represented by extrudability and buildability. The value of mortar flow increased proportionally with the void ratio, while the density and strength apparently decreased as the void ratio increased. This indicates that void ratio can be utilized as a single index for controlling the material properties in the design of mortar mixtures. It was found that mortar mixture could be printed by a 3D printer when the void ratio was in the range from 0.6 to 0.7. This was verified by printing a mortar which has the void ratio of 0.634. The mortar was produced with the mixture design of W/B 35.0%, SS/B 60.0%, and Ad/B 0.1%. Further research applying diverse admixtures is needed to improve the quality of 3D printing output mortars.
An auxetic structure with negative Poisson's ratio exhibits distinctive mechanical properties in contrast to conventional structures, garnering interest in various fields. However, current research has predominantly focused on the design and optimization of auxetic structures, with limited exploration of their practical applications. In this study, we utilized 3D printing technology to fabricate a soft auxetic structure with triangular shaped perforations, examining the mechanical properties based on geometric structure. Additionally, by inserting shape memory alloys into the fabricated soft auxetic structure, we achieved active two-dimensional deformations and confirmed its selective object permeability. This technology holds the potential to have far-reaching implications across a broad spectrum of industries.
This research presents tetrahedral amorphous (ta-C) coating on the artificial tooth for improving the durability and functionality (esthtics, foreign body of tooth) by filtered cathodic vacuum arc (FCVA). A differentiated coating method is required for a ta-C coating on polymer owing to the low melting point of the polymer, inter-facial adhesion, low friction, and non-conductivity. Herein, ta-C coating is applied below 50℃, and the potential difference of the carbon plasma drawn to the substrate was controlled by applying a positive duct bias voltage without using a substrate bias voltage. Consequently, the ta-C coating with a thickness of 70nm using the duct bias condition of 20V with the highest plasma intensity satisfies the esthetics of the artificial tooth and had a 5B level of inter-facial adhesion. In addition, the composite hardness of ta-C/polymer is 380 MPa, and correlations with esthetics, sp3 bonding, and mechanical properties. The friction coefficient (CoF) of the ta-C coating in a water-lubricated environment is 0.07, showing a six-fold reduction in CoF compared with that of a polymer.
When designing ships and aircraft structures, it is important to design them to satisfy weight reduction and strength. Currently, studies related to topology optimization using 3D printed composite materials are being actively conducted to satisfy the weight reduction and strength of the structure. In this study, structural analysis was performed to analyze the applicability of 3D printed composite materials to the flight control surface, one of the parts of an aircraft or unmanned aerial vehicle. The optimal topology shape of the flight control surface for the bending load was analyzed by considering three types (hexagonal, rectangular, triangular) of the topology shape of the flight control surface. In addition, the bending strength of the flight control surface was analyzed when four types of reinforcing materials (carbon fiber, glass fiber, high-strength high-temperature glass fiber, and kevlar) of the 3D printed composite material were applied. As a result of comparing the three-point bending test results with the finite element method results, it was confirmed that the flight control surface with hexagonal topology shape made of carbon fiber and Kevlar had excellent performance. And it is judged that the 3D printed composite can be sufficiently applied to the flight control surface.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.5
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pp.9-15
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2023
In this study, the lamination performance and strength characteristics of cement-based composite materials according to the laminated specimens manufacturing method were analyzed. As a result of evaluating the buildability according to the layer height, the highest dimensional stability was shown when the layer height was 10 mm in all parts. The mold casting specimen and the printing-Z specimen showed the same compressive strength performance at the age of 28 days. On the other hand, the compressive strength at 28 day of printing-X specimen was the lowest at 71.72 MPa, and 8% lower than that of the mold casting specimen and the printing-Z specimen. The split tensile strength of the laminated specimen may show similar performance to that of the mold casting specimen, but the strength performance may decrease by more than 10% depending on the direction of the layer and the number of layers in the specimen. As a result of the interface analysis of the laminated specimen through X-ray CT analysis, it was confirmed that pores of a certain size were distributed along the interface of the layer.
The high porosity of the infill pattern of carbon chopped fiber-reinforced Nylon composite structures fabricated by the fused filament fabrication (FFF) type 3D printers determines the mechanical performance of the printed structures. This study experimentally evaluated the mechanical performance of Onyx composite specimens fabricated with a rectangular infill structure under the hot-pressing condition to improve the mechanical properties by reducing the porosity of the infill pattern of the printed structure, and evaluated the best mechanical performance. The hot-pressing conditions (145℃, 4 MPa, 12 min) that induce the most appropriate mechanical properties were found. As a result of microscopic observation, it was confirmed that the infill porosity of the composite specimens subjected to post hot-pressing treatment was effectively reduced. In order to confirm the mechanical performance of the post-treated specimen, a tensile test and a three-point bending test were performed with a control specimen without post-treatment and a specimen printed with the same density and dimensions after post-treatment to evaluate the mechanical properties. As a result of comparison, it was confirmed that the mechanical properties were effectively improved when the post-treatment of hot-pressing was performed.
Research on the presence or absence of radiation shielding for FDM-type filaments has recently begun to be studied, but filaments with shielding capabilities are not sold in Korea, and not studies yet. Therefore, in this research, we will use HDPE (High Density Polyethylene) as a base material, select bismuth as a reinforcing material to manufacture a composite filament, evaluate the shielding ability, and provide basic data for the development of a radiation shielding composite material using 3D printing.A filament is produced by mixing Bismuth with an effective atomic number 83 with HDPE of PE series and adjusting the content of Bismuth to 20% wt, 30% wt, 40% wt. Compounded filaments were evaluated for their physical properties and shielding capabilities by ASTM evaluation methods. As the bismuth content increases, the density, weight, and tensile strength increase, and the shielding capacity is confirmed to be excellent. As a result of the radiation shielding capacity evaluation, it was confirmed that HDPE (80%) + Bi (20%) showed a shielding rate of 82% at 60 kV and a shielding rate of up to 94% or more at 40% bismuth content. In this study, we confirmed that it was possible to produce a radiation shield that is lighter than the metal particle-containing filaments. Furthermore, that have been shield radiation by using HDPE + Bi filaments, and radiation in the medical and radiation industries. The possibility of using it as a shielding complex was confirmed.
Kang Z. Khor;Cheow K. Yeoh;Pei L. Teh;Thangarajan Mathanesh;Wee C. Wong
Advances in materials Research
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v.13
no.3
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pp.211-220
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2024
Polylactic acid or polylactide (PLA) is a biodegradable thermoplastic that can be produced from renewable material to create various components for industrial purposes. In 3D printing technology, PLA is used due to its good mechanical, electrical, printing properties, environmentally friendly and non-toxic properties. However, the physical properties and excellent electrical insulation properties of PLA have limited its application. In this study, with the carbon black (CB) as filler added into PLA, the lattice spacing and morphology were investigated by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM), respectively. The physical properties of PLA-carbon composite were evaluated by using tensile test, shore D hardness test and density and voids measurement. Impedance test was conducted to investigate the electrical properties of PLA-Carbon composites. The results demonstrate that the inclusion of carbon black as filler enhances the physical properties of the PLA-carbon composites, including tensile properties, hardness, and density. The addition of carbon black also leads to improved electrical conductivity of the composites. Better enhancement toward the electrical properties of PLA-carbon composites is observed with 1wt% of carbon black in N774 grade. The N550 grade with 2wt% of carbon black shows better improvement in the physical properties of PLA-carbon composites, achieving 10.686 MPa in tensile testing, 43.330 in shore D hardness test, and a density of 1.200 g/cm3 in density measurement. The findings suggest that PLA-carbon composites have the potential for enhanced performance in various industrial applications, particularly in sectors requiring improved physical and electrical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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