• 폴리머
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• 제26권2호
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• pp.260-269
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• 2002

본 연구에서는 범용 열가소성수지인 폴리프로필렌에 다양한 입자 강화제로 무기질 폐기 제올라이트, 탈크, 탄산칼슘 등을 첨가하여 소재를 복합재료화 하였다. 또한 입자 사이즈에 따른 열안정성과 입자 강화제에 따른 난연 특성을 확인하였다. 본 연구에서는 입도 분석 결과 폐기 제올라이트가 85.34 $mu extrm{m}$, 탄산칼슘이 33.93 $mu extrm{m}$, 탈크가 18.51 $mu extrm{m}$의 평균 입자 크기를 가지고 있는 것을 확인하였다. 난연성 측정으로 산소지수(LOI, ASTM D2863)와 콘 칼로리미터 (ASTM E1354 ISO 5660)를 사용하였으며, 열 안정성 측정으로는 TGA를 사용하였다. 입자 강화제와 난연제 DBDPO를 사용한 결과 최대 열 방출 속도(M-HRR)는 탈크>탄산칼슘>폐기 제올라이트 순으로 감소됨을 확인하였다. 콘 칼로리미터 실험 결과, 난연제 DBDPO만 혼합하였을 경우보다 입자 강화제를 첨가 혼합하였을 경우가 난연 효율이 대략 2배 정도 향상됨을 확인하였다. 또한 산소지수 결과도 콘 칼로리미터와 유사한 경향을 보임을 확인하였다. 광학현미경(OM)과 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 입자 강화된 복합재료의 연소되는 과정의 단면을 연소 단계별로 관찰함으로써 연소 표면에서의 입자 강화제의 배열 양상 및 산소 공급의 특성 등을 연구하였다.

• Composites Research
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• 제23권1호
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• pp.31-36
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• 2010

본 연구는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료로 제작된 항공기 등 구조물의 낙뢰에 의한 손상을 방지하기 위하여 전도성 은나노입자를 탄소섬유에 코팅한 후 에폭시 수지로 함침함으로써 CFRP의 전기전도도를 향상시키는 방법에 대한 것이다. 전기전도도 측정은 4점측정법을 통해 저항값을 측정하고 이를 전기전도도 값으로 변환하였으며, 나노입자 코팅 상태와 전기전도도의 변화를 관찰하였다. 또한 SEM과 EDS를 통해 탄소섬유 표면에 코팅된 은나노입자의 존재와 전기적 네트워크가 형성된 것을 확인하였다. 결과로써 일반 CFRP의 약 3배 이상의 전기전도도를 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제13권4호
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• pp.19-32
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• 2000

본 논문은 강화입자가 균일하게 분산된 금속 복합재료의 제조와 반용융 성형을 위한 재가열에 관한 연구결과이다. 강화재 크기의 종류에 따른 금속복합재료를 제조하기 위하여 전자기식 교반과 기계식 교반을 동시에 이용한 복합 교반법을 사용하였다. 복합 교반법에 의하여 제조된 금속복합재료의 분산 상태를 조사하였다. 복합재료를 제조하기 위한 전자기식 교반법과 기계식 교반법을 겸용으로 한 공정이 소개되었다. 금속복합재료의 반용융성형을 위해서, 금속복합재료의 빌렛과 코일표면사이의 길이, 코일의 지름과 빌렛사이의 길이로 구성된 함수로 최적의 코일을 설계하여 빌렛을 재가열하였다. 복합재료의 반용융 성형시에 필요한 재가열 공정 인자인 가열시간과 온도변화의 관계를 조사하였다. 재가열중 강화재의 분산상태가 온도변화에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• Composites Research
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• 제24권6호
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• pp.18-24
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• 2011

대기압 화염 플라즈마(APFP) 및 에폭시 실란(ES) 표면처리 한 실리카($V_f=40%$) 강화 고무복합재료의 기계적 특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 고무복합재료의 인장강도는 평균 입자경이 감소할수록 크게 증가하였고, 평균 입자경 $2.2{\mu}m$일때, 기지(2.52MPa)에 비해 1.4배 증가하였다. 또한 APFP 및 EP의 처리로 인장강도가 각각 8.8~13.3%, 9.9~12.5% 향상되었다. 평균 입자경이 $26.6{\mu}m$일 때, 고무복합재료의 인장탄성율은 기지(0.88MPa)에 비해 2배 증가하였고, APFP 및 EP의 처리로 인장 탄성율이 각각 15.6~22.8%, 21.1~25.8% 증가되었다. 기존의 실란 커플링제 처리방법은 유기용제의 사용 등의 몇 가지 단점을 가지고 있지만, APFP 처리법은 기계적 특성을 향상시키는데 빠르고, 경제적이며 친환경적인 방법이라 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.273-279
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• 2011

입자 강화 복합재료는 입자의 크기가 감소할수록 그 항복강도가 증가하므로, 입자의 크기에 대한 길이 스케일을 보인다. 항복강도에 대한 이러한 길이 스케일은 복합재가 압밀된 후 냉각될 때 기지재와 입자간 열팽창계수의 상이함에 의하여 입자 주위 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위가 주된 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 입자 강화 복합재의 연속체 강도해석 모델링에 사용할 수 있는 두 가지 전위 펀칭이론들에 대하여 전산적으로 검토하였다. 즉, 입자 주위에 펀치되는 전위 영역의 크기를 계산하는 대표적인 두 가지 이론들인 Shibata 등 및 Dunand and Mortensen 이론으로부터 전위 펀치 영역의 크기를 계산하고, 이를 유한요소해석에 적용하여 복합재의 항복 강도를 예측하였으며 실험값과 정성적으로 비교하였다. 본 연구에서 입자가 매우 작은 경우, 즉, 입자의 크기가 2.m이하인 경우에 두 이론 간에 극명한 차이를 보여주었으며, Shibata 등의 정식이 정성적으로 실험값에 더 근사한 것을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권8호
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• pp.953-959
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• 1995

분말야금법으로 제조된 A6061기 입자분산강화 복합재의 열간압술가공에 있어서 압출특성에 미치는 강화입자의 종류, 빌렛특성 및 암술조건의 영향에 대하여 조사하였다. A6061기 복합재료의 열간 압술 전단 변형저항에 미치는 강화입자종류의 영향은 Si $C_{w}$ > A1$_2$ $O_{3f}$ > A1$_2$ $O_{3f}$ > Si $C_{p}$의 순으로 되었으며, 모든 강화입자에서 부피분율이 증가함에 따라서 Kw값도 증가하였다. 압출조건, 강화입자의 첨가량 및 첨가입자의 평균입도에 관계없이 A1$_2$ $O_{3p}$가 첨가된 복합재의 열간압출가공에 필요한 소요압력은 Si $C_{p}$의 경우보다 컸다. 압출압력은 압출 다이스 반각이 커질수록 감소하는 경향은 나타났다. 이것은 다이스 반각에 의해 생성되는 빌렛과의 접촉면적이 증가하여 전단마찰응력(m $k_3$)이 상승하기 때문이다. 압출시 압출온도 상승은 저온에서 ~$50^{\circ}C$ 정도 증가하였으며, 압출온도가 50$0^{\circ}C$ 이상이 되면 압출재 표면에 극심한 tearing이 발생하였다. 강화입자의 첨가량이 증가할수록 이 현상은 더 심하게 되었다.게 되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.29-34
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• 2014

입자강화 복합재는 단단한 입자들과 고분자 매트릭스로 구성되어 있다. 현재 이 재료는 자동차, 건설 및 항공우주 산업까지 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이 재료의 안전한 사용을 위해서 균열 저항 거동을 평가하는 것은 중요한 일이다. 특히 항공우주 산업에서 이 재료가 고체 로켓 연료로 사용될 때 균열은 심각한 문제를 야기할 수도 있다. 그렇기 때문에 균열 전파의 특성을 평가하는 것은 불가피한 일이다. 본 연구에서는 입자강화 복합재를 사용하여 균열 전파 시험을 수행하였다. 또한 디지털 이미지 상관법을 사용하여 시편 표면의 변형률 분포도를 나타내었다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1993년도 춘계학술대회 및 공장견학
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• pp.59-62
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• 1993

고품위의 동력전달 장치와 같은 고정밀 기능 부품들은 보다 높은 비강도, 고경도, 내마모성 및 내식성을 가져야 하며, 특히 소재의 마찰, 마모 특성은 기아제품 등의 수명, 정밀도 및 에너지 손실을 좌우하는 것으로서 물성의 열화를 극복할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 지난 수년동안 금속기지에 $Al_2O_3$나 SiC등의 보강재를 첨가하여 복합재의 응착 및 연삭마모에 대한 저항성을 향상시키는 시도를 하고 있다. 주로 제조비용이 낮고 거의 등방적인 성질을 가지며 가공성이 좋은 입자 보강 복합재료에 대한 연구가 지배적이었지만, 입자 보강 복합재료의 경우 강도 및 탄성계수의 향상 정도가 적다는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 분말야금법을 이용하여 금속기지에 세라믹상으로 SiC 입자 및 휘스커가 첨가된 복합재를 제조하여 제조공정변수에 따라 마모거동을 pin-on-disk 형태의 마모시험기에서 실험하였으며, 주사전자현미경으로 마모표면관찰 등으로 복합재의 마모기구를 연구하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권5호
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• pp.364-368
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• 2000

섬유강화 세라믹스 복합재료의 파괴예측 가능성을 알아보기 위해서 탄소섬유와 WC분말입자를 전기 전도상으로 이용하여 재료 스스로가 파괴예측 기능을 가지도록 한 SiC섬유강화 $Si_3N_4$세라믹스기 복합재료를 1773K에서 1시간 동안 hot-press하여 제작하였다. 4점 굽힘 시험하는 동안 전기저항 변화를 측정하여 파괴예측 기능을 평가하였다. 그 결과 전기정항은 재료의 파괴거동과 밀접한 관계를 가지면서 변화함을 알았다. 특히 분말형태의 전기전도상의 첨가는 본 복합재료의 파괴과정을 낮은 응력단계로부터 예측하는데 유용하였다. 결과적으로 이러한 재료설RP의 신개 (파괴예측기능)의도입은 $Si_3N_4$기 세라믹스를 구조재료로 이용함에 있어서 큰 문제가 되고 있는 신뢰성 확보에 새로운 기능을 준다고 생각되었다. 생각되었다.

• Composites Research
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• 제26권6호
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• pp.337-342
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• 2013

나노입자를 이용하여 강화 효과를 높이기 위해서는 고분자 기지 내부의 균일한 분산 상태를 확보하여야 한다. 또한 균일분산 조건 확보 후 균일 분산상태를 증명할 평가자료가 필요하다. 본 연구는 에폭시 수지와 SiC 나노입자를 혼합한 SiC/에폭시 복합 수지를 제조할 경우 커패시턴스 측정법을 이용한 강화재 분산도 예측 연구를 진행하였다. 커패시턴스는 전기용량을 의미하며 측정 재료의 내부 전하량과 비례한다. 기존 에폭시 수지에 비해 나노 SiC 입자를 함유할 경우 전하량이 증가되는 이론을 바탕으로 구간별 커패시턴스 측정에 따른 분산도 평가를 진행하고, 커패시턴스 분산도 예측방법에 대한 타당성을 FE-SEM과 물리적 강도 증가 방법으로 평가하였다. 소니케이션 분산 방법과 교반기 분산 방법을 이용하여 분산 방법에 따른 SiC 나노입자 분산도 상태를 비교하였다. 인장강도와 커패시턴스 간의 상관관계가 있었으며, 파단면에 대한 비교를 할 때 분산성 향상에 대한 차이를 확인할 수 있었다.