Curing Behavior and Interfacial Properties of Electrodeposited Carbon Fiber/Epoxy Composites by Electrical Resistivity Measurement under Tensile/Compressive Tests

전기증착된 탄소섬유/에폭시 복합재료의 인장/압축 하중하에서의 전기저항 측정법을 이용한 경화 및 계면특성

Curing behavior and interfacial properties were evaluated using electrical resistance measurement and tensile/compressive fragmentation test. Electrical resistivity difference (${\Delta}R$) during curing process was not observed in a bare carbon fiber. On the other hand, ${\Delta}R$ appeared due to the matrix contraction in single-carbon fiber/epoxy composite. Logarithmic electrical resistivity of the untreated single-carbon fiber composite increased suddenly to the infinity when the fiber fracture occurred under tensile loading, whereas that of the ED composite reached relatively broadly up to the infinity. Comparing to the untreated case, interfacial shear strength (IFSS) of the ED treated composite increased significantly in both tensile fragmentation and compressive Broutman test. Microfailure modes of the untreated and the ED treated fiber composite showed the debonding and the cone shapes in tensile test, respectively. For compressive test, fractures of diagonal slippage were observed in both untreated and the ED treated composite. Sharp-end shape fractures exhibited in the untreated composite, whereas relatively dull fractures showed in the ED Heated composite. It is proved that ED treatments affected differently on the interfacial adhesion and microfailure mechanism under tensile/compressive tests.

전기저항 측정법과 인장 및 압축 시험을 이용하여, 탄소섬유/에폭시 복합재료의 정화특성과 계면물성을 평가하였다. 계면이 존재하지 않는 탄소섬유 자체만을 사용했을 경우에는 경화 초기와 최종단계의 저항차이는 없었으며, 계면이 존재하는 탄소섬유/에폭시 시편의 경우에는 매트릭스 경화 수축에 의해 저항차가 크게 나타났다. 인장 하충하의 저항 변화 측정에서, 전기증작된 시편은 섬유의 첫 파단에 의해 저항이 무한대로 도달하는 시간이 미처리에 비해 다소 지연되는 현상을 보였다. 인장 및 압축 시험에서 표면처리된 시연은 미처리섬유에 비해 계면전단 강도가 현저히 크게 증가하였다. 인장의 경우, 미처리 섬유에서는 debonding 형태, 그리고 표면처리된 섬유에서는 cone 형태의 판단이 관찰되었다. 압축에서는 부러진 섬유 끝에서 대각선으로 미끄러지는 파단 현상이 두 경우 모두에서 나타났는데, 미처리섬유는 창 끝과 같은 예리한 파단이 일어나며, 전기증착된 섬유는 다소 둔한 판단이 나타났다. 이를 통해 전기증착에 의한 표면처리가 계면접착력과 미세파괴구조에 인장 및 압축하에서 각각 다른 영향을 주는 것을 확인하였다.