Interfacial Properties and Stress-Cure Sensing of Single-Shape Memory Alloy (SMA) Fiber/Epoxy Composites using Electro-Micromechanical Techniques

미세역학적 시험법을 이용한 단-섬유 형태 형상기억합금/에폭시 복합재료의 계면특성 및 응력-경화 감지능

It is well know that the structure of shape memory alloy (SMA) can change from martensite austenite by either temperature or stress. Due to their inherent shape recovery properties, SMA fiber can be used such as for stress or cure-monitoring sensor or actuator, during applied stress or temperature. Incomplete superelasticity was observed as the stress hysteresis at stress-strain curve under cyclic loading test and temperature change. Superelasticity behavior was observed for the single-SMA fiber/epoxy composites under cyclic mechanical loading at stress-strain curve. SMA fiber or epoxy embedded SMA fiber composite exhibited the decreased interfacial properties due to the cyclic loading and thus reduced shape memory performance. Rigid epoxy and the changed interfacial adhesion between SMA fiber and epoxy by the surface treatment on SMA fiber exhibited similar incomplete superelastic trend. Epoxy embedded single SMA fiber exhibited the incomplete recovery during cure process by remaining residual heat and thus occurring residual stress in single SMA fiber/epoxy composite.

형상기억합금(SMA)의 구조는 부가된 온도 혹은 응력에 의해 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 변화가 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 형상기억합금섬유의 자체 형상회복력으로 인해 응력과 온도가 적용되는 동안에 응력이나 경화 모니터링 센서 또는 작동기로서 사용되었다. 초탄성 현상은 연속적인 기계적 하중 하에서나 온도변화 중에 응력-변형률 곡선에서 확인되었다. 반복하중 실험을 통해 응력-변형률 곡선에서 나타난 초탄성 현상 구간이 나타나는 응력 이력현상이 발생함을 확인하였다. 이것은 형상기억합금섬유 혹은 에폭시에 함침된 형상기억합금섬유 복합재료가 반복하중으로 계면물성 저하로 인한 형상기억 회복 성능의 저하를 의미한다. 강성도가 큰 에폭시 사용과 형상기억합금섬유의 표면처리 이후 형상기억합금섬유와 에폭시 사이의 계면결합력의 증대에도 불구하고 유사한 불완전한 초탄성을 보여 주었다. 단-형상기억합금섬유/에폭시 복합재료 내부에 남은 잔류 열과 이에 따른 잔류 응력으로 인해 에폭시에 함침된 단-형상기억합금섬유에서는 경화과정에서 불완전한 회복을 나타났다.