Carbon nanotubes(CNTs) are expected to be ideal reinforcements of metal matrix composite materials used in aircraft and sports industries due to their high strength and low density. In this study, a high pressure torsion(HPT) process at an elevated temperature(473K) was employed to achieve both powder consolidation and grain refinement of aluminummatrix nanocomposites reinforced by 5vol% CNTs. CNT/Al nanocomposite powders were fabricated using a novel molecular-level mixing process to enhance the interface bonding between the CNTs and metal matrix before the HPT process. The HPT processed disks were composed of mostly equilibrium grain boundaries. The CNT-reinforced ultrafine grained microstructural features resulted in high strength and good ductility.
Park, Jun-Young;Kim, Gyu-Yong;Eu, Ha-Min;Choi, Youn-Sung;Ji, Sung-Jun;Nam, Jeong-Soo
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2023.05a
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pp.109-110
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2023
In this study, mechanical properties of high strength cement composites (HSC) containing recycled glass powder (GP) after heating were investigated. As a result, at 100Mpa, as the heating temperature increased, the compressive strength increased while the elastic modulus decreased . At 140Mpa, after heating at 300℃, the spalling occurred excluding GP0, and it is believed to be due to the high density of HSC.
Kim, Hyo-Chang;Lee, Sang-Min;Nam, Gibeop;Roh, Jae-Seung
Korean Journal of Materials Research
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v.30
no.10
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pp.522-532
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2020
Conductive polymer composites with high electrical and mechanical properties are in demand for bipolar plates of phosphoric acid fuel cells (PAFC). In this study, composites based on natural graphite/fluorinated ethylene propylene (FEP) and different ratios of carbon black are mixed and hot formed into bars. The overall content of natural graphite is replaced by carbon black (0.2 wt% to 3.0 wt%). It is found that the addition of carbon black reduces electrical resistivity and density. The density of composite materials added with carbon black 3.0 wt% is 2.168 g/㎤, which is 0.017 g/㎤ less than that of non-additive composites. In-plane electrical resistivity is 7.68 μΩm and through-plane electrical resistivity is 27.66 μΩm. Compared with non-additive composites, in-plane electrical resistivity decreases by 95.7 % and through-plane decreases by 95.9 %. Also, the bending strength is about 30 % improved when carbon black is added at 2.0 wt% compared to non-additive cases. The decrease of electrical resistivity of composites is estimated to stem from the carbon black, which is a conductive material located between melted FEP and acts a path for electrons; the increasing mechanical properties are estimated to result from carbon black filling up pores in the composites.
P. Jagadesh;Karthik Prabhu ;Moutassim Charai;Ibrahim Y. Hakeem;Emrah Madenci;Yasin Onuralp Ozkilic
Steel and Composite Structures
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v.48
no.6
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pp.649-666
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2023
In the current scenario, conventional concrete faces a substantial challenge in the modern era of the construction industry. Today's structures are massive, featuring innovative designs and strict time constraints. Conventional concrete does not provide the required compressive strength, tensile strength, flexural strength, toughness, and cracking resistance. As a result, most of engineers and professionals prefer to use ultra-high-performance concrete (UHPC), based on its wide advantages. Several advantages like mechanical and durability properties of UHPC provides dominant properties than the traditional concrete. Mix proportions of UHPC consists of higher powder content which provides maximum hydration and pozzolanic reaction, thereby contributing to the enhancement of the UHPC properties. Apart from that the nanomaterials provides the filler behavior, which will further improve the density. Enhanced density and mechanical properties lead to improved durability properties against water absorption and other typical chemicals. Nanomaterials are the most adopted materials for various applications, ranging in size from 0.1 nanometers to 100 nanometers. This article explores the effects of nanomaterial application in UHPC as a replacement for cementitious material or as an additive in the UHPC mix. The physical and durability properties modifications and improvements of UHPC, as well as negative effects, limitations, and shortcomings, are also analyzed.
Ali Saribiyik;Ozlem Ozturk;Ferhat Aydin;Yasin Onuralp Ozkilic;Emrah Madenci
Steel and Composite Structures
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v.50
no.4
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pp.475-487
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2024
The usage of fiber-reinforced polymer materials increases in the construction sector due to their advantages in terms of high mechanical strength, lightness, corrosion resistance, low density and high strength/density ratio, low maintenance and painting needs, and high workability. In this study, it is aimed to improve mechanical properties of GFRP box profiles, produced by pultrusion method, by filling the polymer concrete into them. Within the scope of study, hybrid use of polymer concrete produced with GFRP box profiles was investigated. Hybrid pressure and bending specimens were produced by filling polymer concrete (polyester resin manufactured with natural sand and stone chips) into GFRP box profiles having different cross-sections and dimensions. Behavior of the produced hybrid members was investigated under bending and compression tests. Hollow GFRPxx profiles, polymer-filled hybrid members, and nominative polymeric concrete specimens were tested as well. The behavior of the specimens under pressure and bending tests, and their load bearing capacities, deformations and changes in toughness were observed. According to the test results; It was deduced that hybrid design has many advantages over its component materials as well as superior physical and mechanical properties.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.307.2-307.2
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2016
In this study, we synthesized Au nanoparticles (AuNPs) in polyacrylonitrile (PAN) thin films using a simple annealing process in the solid phase. The synthetic conditions were systematically controlled and optimized by varying the concentration of the Au salt solution and the annealing temperature. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed their chemical state, and transmission electron microscopy (TEM) verified the successful synthesis, size, and density of AuNPs. Au nanoparticles were generated from the thermal decomposition of the Au salt and stabilized during the cyclization of the PAN matrix. For actual device applications, previous synthetic techniques have required the synthesis of AuNPs in a liquid phase and an additional process to form the thin film layer, such as spin-coating, dip-coating, Langmuir-Blodgett, or high vacuum deposition. In contrast, our one-step synthesis could produce gold nanoparticles from the Au salt contained in a solid matrix with an easy heat treatment. The PAN:AuNPs composite was used as the charge trap layer of an organic nano-floating gate memory (ONFGM). The memory devices exhibited a high on/off ratio (over $10^6$), large hysteresis windows (76.7 V), and a stable endurance performance (>3000 cycles), indicating that our stabilized PAN:AuNPs composite film is a potential charge trap medium for next generation organic nano-floating gate memory transistors.
Because the running speed of vehicles is increasing and a shorter braking distance is required, high heat-resistant brake pads are needed to satisfy the requirements of customers and car makers. In the near future, hazardous materials such as Cu, Cr, Zn, and Sb will be restricted from use in friction materials. Ceramic composites reinforced by carbon fibers are good candidates for eco-friendly friction materials. In this study, we develop ceramic composite friction materials. The friction materials are composed of carbon fibers, Si, SiC, graphite, and phenol resin and are prepared by hot forming and heat treatment at high temperatures. The density, void ratio, and compressive strength are $1.59-1.66g/cm^3$, 16.6-20, and 70-90 MPa, respectively. Friction and wear tests are performed using a pin-on-plate-type reciprocating friction tester at 25, 100, and $200^{\circ}C$. The counterpart material is a CrMoV steel extracted from a KTX brake disc. Friction coefficient, wear amount, and wear mechanism are measured and examined. We determine that the friction coefficients depend on the temperature and the fluctuation of the friction coefficients is larger at higher temperatures. The amount of wear increases with the surface temperatures of the specimens. The tribological properties of the developed composites are similar to those of a Cu-based sintered friction material. Through this study, it is confirmed that ceramic composite materials can be used as friction materials.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.1
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pp.51-58
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2020
The purpose of this study is to investigate experimentally the material strength and tensile deformation behavior of highly ductile high-strength cement composites reinforced by synthetic fibers. Materials and mixture proportions were designed to make composites with a strength level of 80 MPa in compression. Two kinds of polyethylene fibers with different properties were employed as reinforcing fibers. A series of experiments on density, compressive strength, and deformation performance was performed. Experimental results showed that the tensile behavior and cracking patterns of cement composite strongly depends on the types of reinforcing fibers. It was also demonstrated that the cement composite with a compressive strength of 77.7 MPa and a tensile strain capacity of 7.9% can be manufactured by using a proper polyethylene fiber.
Jung Hwan Song;Jung Hoon Kong;Seung Yong Lee;Young Il Son;Do Kyung Kim
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.26
no.6
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pp.21-27
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2022
Cf/SiC composites have low density, high mechanical strength, and good thermal stability, making them promising materials for high-temperature applications such as rocket propulsion and military fields. However, the remaining Si deteriorates physical and thermal properties. In this paper, the de-siliconization was introduced as a method to remove the Si of the Cf/SiC composite fabricated through Liquid Silicon Infiltration(LSI) process. The stability of composite has been tested under an oxyacetylene torch flame for up to 5 minutes. The oxidized surface and cross section of specimens were characterized by 3D scanning, X-ray diffraction(XRD), Optical microscope(OM) and Scanning electron microscope(SEM).
Sim, Jae Jin;Choi, Sang Hoon;Park, Ji Hwan;Park, Il Kyu;Lim, Jae Hong;Park, Kyoung Tae
Journal of Powder Materials
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v.25
no.3
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pp.251-256
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2018
We report the feasibility of TaC production via self-propagating high temperature synthesis, and the influence of the initial green compact density on the final composite particle size. Experiments are carried out from a minimum pressure of 0.3 MPa, the pressure at which the initial green body becomes self-standing, up to 3 MPa, the point at which no further combustion occurs. The green density of the pellets varies from 29.99% to 42.97%, as compared with the theoretical density. The increase in green density decreases the powder size of TaC, and the smallest particle size is observed with 1.5 MPa, at $10.36{\mu}m$. Phase analysis results confirm the presence of the TaC phase only. In the range of 0.3-0.5 MPa, traces of unreacted Ta and C residues are detected. However, results also show the presence of only C residue in the matrix within the pressure range of 0.6-3.0 MPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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