Environmental pollution from waste and the climate crisis, due to rising global average temperatures, are reaching critical levels threatening human survival. Research is ongoing across various fields to solve this problem, with a key focus on developing eco-friendly, carbon-neutral materials. Our study aimed to integrate natural fibers, known for their environmentally friendly properties and lower carbon emissions, with carbon fibers. In general, combining high-strength and low-strength materials results in intermediate properties. However, we found that certain properties in our study exceeded those of typical carbon fiber composite materials. To validate this, we produced both carbon fiber composite materials and carbon fiber/natural fiber hybrid composite materials. We then compared their mechanical properties using a range of specific tests. Our results revealed that the hybrid composite material exhibited superior bending strength and fracture toughness compared to the carbon fiber composite material. We also identified the underlying mechanisms contributing to this strength enhancement. This breakthrough suggests that the use of hybrid composite materials may allow the production of stronger structures. Moreover, this can play a significant role in mitigating environmental pollution and the climate crisis by reducing carbon emissions, a major contributing factor to these global challenges.
Ki-Yeon Moon;Byung-Ryeol Kim;Seung-Han Lee;Moon-Kwan Choi;Kye-Hong Cho;Jin-Sang Cho
Resources Recycling
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v.31
no.6
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pp.52-59
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2022
Calcium silicate based cement (CSC) is a low-carbon cement that emits less CO2 by up to 70% compared to ordinary Portland cement during its manufacture. Most developed countries have commercialized CSC, whereas Korea is still investigating the manufacturing characteristics and basic properties of CSC. This paper provides a review of methods for manufacturing CSC using domestic raw materials and discusses the possibility of CSC localization based on an evaluation of the basic physical properties of manufactured CSC. The experimental results of this study indicate that the primary mineral components of CSC were CS, C3S2 C2S, and unreacted SiO2. This suggests the possibility of manufacturing CSC using domestic raw materials that exhibit mineral compositions similar to that of theoretical CSC. The compressive strength of CSC mortar is less than 1MPa at the age of 7 d under wet curing. This implies that hydration does not affect the property development of CSC mortar. Meanwhile, during carbonation curing, the compressive strength is 56 MPa or higher after 7 d, which indicates excellent early strength development. Furthermore, results of Thermogravimetric Analysis Differential scanning calorimetry (TG/DSC) show that a significant amount of CaCO3 is formed, which is consistent with the results of previous studies. This implies that carbonation is associated significantly with the properties of CSC.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.2
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pp.250-263
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2001
The up and down speed of heddle frames that produce woven cloth by insertion of weft yarns between warp yarns has been increased recently much for productivity improvement, which induces higher inertial stresses and vibrations in the heddle frame. the heddle frame is required to reduce its mass because the heddle frame contributes the major portion of the stresses in the heddle frames during accelerating and decelerating. Conventional aluminum heddle frames have fatigue life of around 5 months at 550rpm due to their low fatigue flexural strength as well as low bending stiffness. In this work, since carbon/epoxy composite materials have high specific fatigue strength(S/p), high specific modulus(E/p), high damping capacity and sandwich construction results in lower deflections and higher buckling resistance, the sandwich structure composed of carbon/epoxy composite skins and polyurethane foam were employed for the high-speed heddle frame. The design map for the sandwich beams was accomplished to determine the optimum thickness and the stacking sequences for the heddle frames. Also the effects of the number of ribs on the stress of the heddle frame were investigated by FEM analyses. Finally, the high-speed heddle frames were manufactured with sandwich structures and the static and dynamic properties of the aluminum and the composite heddle frames were tested and compared with each other.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.16
no.3
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pp.11-17
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2009
The drop impact reliability comes to be important for evaluation of the life time of mobile electronic products such as cellular phone. The drop impact reliability of solder joint is generally affected by the kinds of pad and reflow number, therefore, the reliability evaluation is needed. Drop impact test proposed by JEDEC has been used as a standard method, however, which requires high cost and long time. The drop impact reliability can be indirectly evaluated by using high speed shear test of solder joints. Solder joints formed on 3 kinds of surface finishes OSP (Organic Solderability Preservation), ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) and ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) was investigated. The shear strength was analysed with the morphology change of intermetallic compound (IMC) layer according to reflow number. The layer thickness of IMC was increased with the increase of reflow number, which resulted in the decrease of the high speed shear strength and impact energy. The order of the high speed shear strength and impact energy was ENEPIG > ENIG > OSP after the 1st reflow, and ENEPIG > OSP > ENIG after 8th reflow.
Jo, Byung-Wan;Kang, Seok-Won;Yoon, Kwang-Won;Choi, Ji-Sun
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.21
no.6
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pp.713-718
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2009
Advanced industries-IT, BT, NT and ET are rapidly developing in 21 century. And the cement industry is becoming the principal factor in air pollution because of the creation of $CO_2$ during manufacturing. Also, the cement industry will be faced with a crisis due to the exhaustion of natural resources. In this study, nano cement by Bottom-up method of a chemical synthesis was developed. The generation of $CO_2$ during the plasticization process of cement manufacturing was avoided. The purpose was to produce building materials that have both high strength and durability as the high value-added growth engine industry of the 21 century. The nano cement was developed using hydrothermal synthesis. This is a method of mixing after ripening, by manufacturing the high density gel and low gel, which does not require special test equipment or pressure conditions to produce. Particle size, SEM, EDX, and porosity tests were conducted. This study investigated the compressive strength of concrete with various compositions. Specimens were tested for compressive strength at 3, 7, 14 and 28 days. The medium-sized (50% by weight) cement particles created by chemical synthesis were less than 168 nm. The compressive strength of the mortar prepared using this cement was 53.9 MPa. But it was judged that succeeding study will be necessary for development of nano building materials with high ability and economical analysis.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2003.10a
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pp.269-273
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2003
There is a growing interest to replace the commercial steels with non-heat treated steels, which does not involve the spheroidization and quenching-tempering treatment. However, Non-heat treated steels should satisfy high strength and good formability without performing heat treatment. Therefore, it is important to investigate optimum materials showing a good combination of strength and formability after the drawing process. In this study, Dual-Phase Steels were studied as candidate materials for non-heat treated steels, which have different martensite morphologies and volume fractions obtained through heat-treatment of intercritical quenching (IcQ), intermediate quenching (ImQ) and step quenching (SQ). The mechanical properties of DP steels were measured by tension and compression tests. Also, the cold formability of three DP steels which have similar tensile strength value was investigated by estimating the deformation resistance and the forming limit. The deformation resistance which is important factor in determining die life was estimated by calculating the deformation energy. And the forming limit was estimated by measuring the critical strain revealing crack initiation at the notch tip of the specimens.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.4
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pp.929-940
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1995
The fatigue strength and fracture topography in the friction welded interface of high speed steel (HSS-Co) to SM55C carbon steel have been investigated through the fatigue test, SEM fractograph and EDS (energy dispersive spectrometer) analysis. Three kinds of specimens used in this research are the friction welded joints, HSS-Co and SM55C carbon steel with circumferential notch, saw notch and smooth, respectively. The notch sensitivity factor, .eta. of the friction welded joints is lower than that of the base materials, and that represents a superiority of the joint performance of FRW. Fracture topography of the FRW specimens with a notch showed a cleavage or brittle appearance, while that of the FRW smooth specimen appeared to be ductile. Furthermore, although fatigue crack likely initiated near the weld interface of the FRW smooth specimen, crack propagation continued into the HAZ of SM55C steel. Finally, fatigue fractures of the base materials were associated primarily with the inclusions located at the outer periphery of the specimen.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.12
no.2
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pp.80-86
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2002
$Al_{2}O_{3}/SiC$ nanocomposites were made by infiltrating partially sintered alumina bodies with polycarbosilane (PCS) solutions, which is a SiC polymer precursor, with pressureless sintering. The SiC content, densification, phases, strength, and microstructure were investigated with the processing parameters such as PCS solution concentration and heat treatment condition for PCS pyrolysis and sintering. The results were compared with those for pure alumina and nanocomposite samples made by the existing polymer precursor route (i.e. the PCS addition process). The SiC contents of up to 1.5 vol% were obtained by the PCS infiltration. PCS pyrolysis, followed by air heat treatment, was needed before sintering to avoid a cracking problem and to attain a densification as high as 98 % of theoretical. The nanocomposites exhibited significantly higher strength than pure alumina and those prepared by the PCS addition process despite larger grain size. Besides $\alpha-Al_{2}O_{3}/SiC$ and $\beta-SiC$ phases, mullite was present a little in the nanocomposites, which resulted from the reaction of $SiO_{2}$ in the pyrolysis product of PCS with the $Al_{2}O_{3}$ matrix during sintering. The nanocomposites had intagranular particles believed to be SiC, which is a typical feature of $Al_{2}O_{3}/SiC$ nanocomposites.
We have investigated the effects of plating materials for Cu lead (Sn-lOPb, AwPdJNi, Sn-3.5Ag, Sn-3Bi and Sn-0.7Cu) on properties of QFP joints using a Sn-8Zn-3Bi solder. The results were compared with the joints using Sn-3. 5Ag-0. 7Cu and Sn-37Pb solders. As a result, the joints with the Sn-3.5Ag, Sn-3Bi and Sn-0.7Cu plated Cu lead had the reliability comparable to those of the Sn-3.5Ag-0.7Cu and Sn-37Pb soldered joints with respect to the joint strength after the high temperature holding tests at 348K to 423k. In particular, the joint with the Sn-3.5Ag plated Cu lead had the best reliability. This is caused by the low growth rate of a Cu-Sn interfacial reaction layer that degrades the joint strength of the soldered joints. Consequently, the Sn-3.5Ag plating was found to be most feasible plating for the Sn-8Zn-3Bi soldered joint.
Porosity in polymer matrix composites increases rapidly during thermochemical decomposition at high temperatures. The generation of pores reduces elastic moduli and failure strengths of composite materials, and gas pressures in internal pores influence thermomechanical behaviors. In this paper, micromechanical finite element analysis is carried out by using two-dimensional representative volume elements for unidirectionally fiber-reinforced composites with porous matrix. According to the state of the pores, effective elastic moduli, poroelastic parameters and failure strengths of the overall composites are investigated in detail. In particular, it is confirmed that the failure strengths in the transvers and through-thickness directions are predicted much more weakly than the strength of nonpored matrix, and decrease consistently as the porosity of matrix increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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