• 세라미스트
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• 제4권3호
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• pp.122-127
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• 2001

나노복합재료는 기계적, 전기적, 전자기적 특성을 향상하거나 새로운 기능을 갖는 신소재를 제조할 수 있는 가능성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 우수한 특성을 갖는 나노복합재료의 제조에 있어서 주의할 점은, 나노복합재료가 다른 세라믹재료에 비하여 제조공정에 민감하게 영향을 받는다는 것이다. 출발원료, 혼합방법, 건조방법 등의 선택에 따라서 특성이 향상될 수도 있고 역으로 저하될 수도 있다. 이러한 현상은, 초미립자의 비표면적이 크기 때문에 균일한 분산이 어렵고 응집이 발생하기 쉽기 때문이라 생각된다. $Si_3N_4/SiC$ 나노복합재료의 경우는 고온강도와 열피로에 대한 저항성이 획기적으로 향상되어 $1400^{\circ}C$ 이상에서도 사용할 수 있는 초고온재료로로서의 가능성을 갖고 있다. 그러나 이러한 나노복합재료의 실용화를 위해서는 제조공정이 단순하고, 경제성이 있는 신 공정의 개발과 GPS 소결 등에 관하여 보다 많은 연구가 필요하다. 그러나 계속적인 환경오염에 관한 국제적 규제의 강화, 국제 원유가의 상승 등은 열기관의 열효율 향상을 위해서 초고온에서 사용할 수 있는 나노복합재료와 같은 재료를 요구할 것이며, 또한 정보통신산업 발전에 따른 소형화, 고 기능화는 우수한 특성과 새로운 기능을 갖는 나노복합재료의 개발과 실용화를 앞당기는 계기가 될 것으로 생각된다.

• Composites Research
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• 제18권3호
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• pp.1-6
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• 2005

탄소나노섬유는 기계적, 전기적, 화학적, 열적 성질 등의 우수하고, 독특한 특성을 가진다. 이러한 탄소나노섬유의 우수한 물성에도 불구하고, 탄소나노섬유가 강화된 고분자 복합재료의 물성은 비례적으로 증가하지 않는다. 이러한 원인은 탄소나노섬유가 고분자 재료 내에 고루 분산되지 못하기 때문이다. 본 연구에서는 복합재료의 기계적 물성을 향상시키기 위해, 탄소나노섬유가 강화된 하이브리드 복합재료에 대한 연구를 수행하였다. 탄소나노섬유의 고른 분산을 위해, 초음파 분산장치를 이용한 용융 혼합방법을 이용하였고, 전자현미경(SEM)을 통해 탄소나노섬유의 분산정도를 확인하였으며, 만능시험기(UTM)를 이용하여 탄소나노섬유가 강화된 하이브리드 복합재료의 기계적 물성을 평가하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.554-557
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• 2010

본 논문에서는 동일한 체적분율 가지는 탄소나노튜브 나노복합재의 기계적 특성을 규명하였다. 동일한 chirality를 가지는 서로 다른 크기의 탄소나노튜브를 이용하여 탄소나노튜브의 크기가 복합재의 물성에 미치는 영향을 규명하였다. 복합재료의 분자동역학의 결과 탄소나노튜브의 길이방향의 물성은 크게 증가하나, 전단특성의 물성 강화효과를 나타나지 않았다. 이는 통해 탄소나노튜브와 기지재료 사이의 상호작용력이 복합재료의 전단력을 전달하고, 변형을 유지할 만큼 강하지 않다는 것을 확인하였다. 이와 같은 분자동역학 결과를 바탕으로 멀티스케일 모델을 개발하여 복합재료에서 나타나는 현상을 묘사하였다. 제안된 멀티스케일 모델을 이용하여 다양한 조건의 복합재료에 대한 특성 예측이 가능하다.

• Composites Research
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• 제18권4호
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• pp.21-26
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• 2005

탄소나노튜브 및 탄소나노섬유/에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 및 응력전달 메카니즘이 전기-미세기계적 실험법을 통하여 조사되었다. 전기-미세기계적 실험법은 균일한 반복하중 하에서 전기저항을 측정함으로써 탄소나노복합재료의 감지반응을 평가하는 것이다. 큰 탄소섬유 부피 분율이 있는 복합재료가 에폭시 자체나 작은 부피 분율에 비하여 매우 큰 인장강도 특성을 보여주었다. 탄소나노섬유 복합재료는 제한된 온도범위 내에서 습도 감지능을 보여주었다. 형상비가 작은 탄소나노섬유 복합재료는 많이 첨가된 부피량에 기인하여 보다 큰 겉보기 탄성계수를 보여 주었다. 열처리된 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 증대된 결정화에 기인하여 미처리의 경우보다 큰 기계적 특성을 보여 주었으며, 그 반면에 응력 감지능은 열처리의 경우에 감소를 보여 주었다. 전기 방사된 나노섬유는 또한 응력전달 뿐만 아니라 습도 및 온도에 대한 감지능도 나타내었다. 탄소나노튜브. 탄소나노섬유 및 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 나노복합재료의 다기능에 응용할 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.131-136
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• 2023

나노복합재료는 다기능성과 고성능을 가지는 혁신적인 복합재료이다. 나노 스케일 필러의 혼입함으로써 복합재료의 전기적, 역학적 및 열적 특성이 크게 향상될 수 있기 때문에 나노 스케일 필러를 이용한 나노복합재료의 특성화에 관한 다양한 연구가 광범위하게 수행되어 왔다. 특히, 탄소계 나노 필러(탄소나노튜브, 카본블랙, 그래핀 나노판 등)를 활용하여 전기/역학적 특성을 향상시킨 나노복합소재 개발에 관한 연구들이 복합재료 분야에서 큰 관심을 받고있다. 본 논문은 실제 응용에 필수적인 나노복합재료의 전기/역학적 특성을 문헌조사를 통해 고찰하는 것을 목표로 한다. 또한, 나노복합재료의 전기/역학적 특성 예측을 위한 최신 멀티스케일 모델링 연구들에 대해서 검토하고, 멀티스케일 모델링에 대한 과제와 향후 발전 가능성에 대해서 논의한다.

• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.147-154
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• 2013

탄소나노튜브(CNT)와 그래핀 같은 나노카본은 기계적 성질이 탁월하고 직경 대 길이의 비가 커서 고분자 복합재료의 강화재로 이상적인 것으로 생각된다. 그동안 나노탄소의 특성을 복합재료에 그대로 전환시키기 위한 많은 연구들이 있었지만 여전히 해결되지 않은 많은 문제, 예를 들면 효율적인 공정의 개발 등이 숙제로 남아있다. 이 총설에서는 CNT와 그래핀을 이용하는 나노탄소 고분자 복합재료 분야에서 이룬 그 간의 발전을 살펴보았으며, 여러 가지 나노탄소 고분자 복합재료에서 기계적인 강화가 어느 정도 이루어지는지 비교, 분석하고 향후 연구개발 방향을 전망하였다.

• Composites Research
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• 제17권6호
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• pp.1-7
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• 2004

입자강화복합재료에 관한 연구는 오래 전부터 수행되어왔다. 최근 활발한 연구가 이루어지고 있는 나노복합재료도 역시 입자강화복합재료의 한 종류라 할 수 있다. 본 연구에서는 섬유강화 복합재료의 모재로서 사용되어질 수 있는 다중벽탄소나노튜브/에폭시 복합재료를 제작하고 그 물성을 고찰하였다. 본 연구에서 정립한 제작 공정을 사용하여 제작 된 다중벽 탄소나노튜브/에폭시 복합재료의 인장 물성을 MWNT의 첨가량에 따라 고찰하였다 0.5wt%의 MWNT를 첨가 하였을 때, 인장강성은 19%, 인장강토에서는 12%의 증가를 보였다. 또한 경화시 발생하는 재응집 현상을 관찰하고, 기계적 물성을 더 높이 항상시키기 위해서는 이 현상을 억제해야 함을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.219-224
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• 2014

탄소나노튜브(CNT)의 물성은 고분자재료의 기계적, 전도성, 열적 물성을 향상시켜주기 때문에 많은 분야에서 소재개발을 진행 중이다. 본 연구에서는 사전에 CNT 10 wt% 페이스트를 제조하여 나노입자에 대한 분산도와 나노복합재료 생산성을 높일 수 있는 기초 재료를 제조하였다. 제조된 CNT 10 wt% 페이스트를 이용하여 손상 감지용 CNT 나노복합재료를 제조하여 균열에 대한 손상감지능과 균열 보강효과에 대한 영향을 연구하였다. CNT 10 wt% 페이스트를 이용하여 제조된 CNT 1 wt% 나노복합재는 일반 CNT 파우더를 이용하여 CNT 1 wt% 나노복합재료를 제조하였을 경우보다 인장과 굴곡물성이 높음을 확인하였다. CF30wt%/PP에 인위적인 균열을 제조하고, 균열부위에 CNT 나노복합재료를 보강하여 균열 및 파괴 발생 감지능을 균열크기에 따라 전기저항 측정법과 인장물성평가를 통해 분석하였다. CNT 나노복합재료를 균열 부위에 보강하여 CF30wt%/PP의 인장물성을 분석하였을 경우, 균열보강효과가 있었다. 균열크기가 증가함에 따라 CNT 나노복합재료의 보강효과의 증가되었다. 이는 CNT 나노복합재료와 CF30wt%/PP간의 접착면 증가로 균열전파를 지연하기 때문이다. CNT 나노복합재료의 손상감지능에 대해서는 전기저항 평가법으로 분석하였으며, 접착면에서의 분리로 인해 CNT 나노복합재료에 충격이 가해져 높은 전기저항 증가구간을 확인하였다. 손상감지용 CNT 나노복합재료의 균열방지효과와 손상감지에 대한 전기저항 평가법의 가능성을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제28권4호
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• pp.285-290
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• 2004

전기적-미세역학 시험법을 이용하여 탄소 나노튜브와 탄소 나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 비파괴 손상 감지능에 대해 고찰하였다. 카본블랙은 탄소 나노튜브 및 탄소 나노섬유와 비교하기 위해 사용하였다. 두 기지 복합재료 시험에서 탄소 섬유의 파단은 전기저항 변화 측정과 함께 음향방출을 이용하여 동시에 감지하였고 탄소나노복합재료 내부에 함침된 탄소 섬유에 대한 응력 감지는 반복 하중 하에서 전기적-pullout 시험법을 이용하여 수행하였다. 같은 부피 함량에서 섬유파단, 기지재료 변형 및 응력에 대한 감지능은 탄소 나노튜브/에폭시 복합재료에서 가장 높았으며, 카본블랙의 경우가 가장 낮았다. 전기적물성 및 손상 감지능은 탄소나노복합재료의 형상학적인 관찰 결과와 상호 비교하였다. 본 연구에서 탄소 나노재료의 균일한 분산은 손상 감지능을 높이기 위한 가장 중요한 요인으로 고려되며, 탄소 나노복합재료에 대한 손상감지는 전기저항측정과 음향 방출을 이용하여 비파괴적으로 평가할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제30권2호
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• pp.129-134
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• 2006

[ $Na^+-Montmorillonite(MMT)$ ], 실리카, 탄산칼슘 및 MMT를 표면 개질한 무기 나노입자를 이용한 나노복합재료를 제조하고 이들의 열적 특성을 고찰하였다. 나노복합재료의 연속상 폴리우레탄의 분자량은 $20000{\sim}28000$이고 충전비에 큰 영향이 없었으며, 이들의 분자량 분포는 $1.5{\sim}2.0$로 비교적 일정하였다. 나노복합재료의 층간거리(d-spacing)는 순수한 충전제의 층간거리보다 모두 증가되었다. 한편 초기 열분해 온도는 폴리우레탄 매트릭스보다 모두 높게 나타났으며, 나노복합재료의 초기 열분해 온도는 $250{\sim}280^{\circ}C$ 이었다. 또한 열중량 감소 폭도 나노복합재료의 경우가 낮았으며, 완전 열분해 온도는 약 $50^{\circ}C$ 높게 나타났다. 인장강도는 탄산칼슘 충전 복합재료가 가장 높았으며, 신율은 MMT 충전 나노 복합재료가 247%로 가장 크게 나타났다. 또한 충전제의 함량이 증가할수록 인장강도는 증가하였으며 실리카 충전 복합 재료의 인장강도가 가장 낮게 나타났고, 탄산칼슘 충전 복합재료의 인장강도가 가장 높게 나타났다.