• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.161-167
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• 2008

다층카본나노튜브(MWCNT)가 강화된 폴리에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 나노복합체를 용융혼합법과 용액혼합법으로 제조하였다. 카본나노튜브의 형태 및 함량변화에 따른 기계적, 열적, 전기적 특성을 조사하였다. MWCNT의 함량이 증가함에 따라 인장강도, 모듈러스는 증가하였고, 파단신장률은 감소하였다. 할로우 형태의 MWCNT가 일반적인 MWCNT에 비해 우수한 인장강도 및 파단신장률을 나타내었다. MWCNT 함량이 증가함에 따라 약 $40^{\circ}C$의 열분해온도의 향상을 보였다. 전기적 특성은 용융혼합법의 경우가 가장 높은 전기저항 특성을 나타내었고, 용액혼합법의 경우 일반형 MWCNT가 할로우 MWCNT보다 낮은 체적저항을 보였다. MWCNT의 함량이 증가할수록 파단면 위로 돌출되는 CNT 수가 증가하였고, 인장변형을 가하면 표면 위로 돌출되는 CNT 수와 길이가 크게 증가하였다. 용융혼합된 시편이 용액혼합에 비해 돌출된 CNT의 수와 길이가 현격히 낮았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.153-160
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• 2013

고무 혼합물의 가류특성 및 전자석 장치를 이용하여 범용고무를 기지로 하는 이방성 자기유동 고무 복합재료(MRRC)의 제조가 가능하였다. 철 입자(IP) 함유량의 증가에 따라 MRRC의 자기 투과율은 증가하였으며, 불규칙 배향에 비해 2 tesla로 배향시킨 경우가 1.8~2배 높게 나타났다. 2 tesla로 배향한 CNT만 강화한 MRRC의 자기 투과율은 3.7%로 자기장의 영향이 뚜렷이 확인되었다. IP 90 + CNT 5 & 2 tesla 배향의 MRRC는 압축시험 시 0.49 tesla의 자기장 하에서 압축응력이 기지에 비해 2.1배 증가하였다. IP 함유량 증가에 따라 자기유동(MR) 효과는 증가하였으며, IP 90 & 2 tesla 배향의 경우 20.4%의 MR 효과를 보였다. 시험편 제조 시 및 압축시험 시 부여한 자기력 세기가 MRRC의 압축특성에 미치는 영향이 크다고 판단된다.

• Composites Research
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• 제26권6호
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• pp.355-362
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• 2013

복합재료 중 가장 많이 사용되는 탄소계 나노복합재의 성능 향상에 대한 연구가 수행되었다. 나노 사이즈의 탄소나노튜브(CNT)와 마이크로 사이즈의 그레파이트(Graphite) 입자를 일정한 형태로 배열하여 나노복합재를 제작하였다. 입자를 배열하기 위하여 전기장을 활용하였다. 일정한 방향 혹은 형태로 배열된 입자는 에폭시 기지 속에서 섬유강화 복합재 처럼 일정한 방향으로 강성의 향상을 나타낸다. 복합재의 구조적 강성이나 물리적 특성은 강화 입자의 배열상태에 따라 매우 달라지게 된다. 본 연구에서는 특히 탄소나노튜브와 그레파이트 강화입자의 전기장 배열에 의해서 만들어진 나노복합재의 강성 및 방사능 차폐특성을 규명하였다. 전기장에 의한 입자의 배열로 만들어진 탄소계 복합재는 구조적 성능뿐만 아니라 물리적인 방사능 차폐에서도 훌륭한 특성을 나타내었다.

• 폴리머
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• 제35권1호
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• pp.60-65
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• 2011

고분자 나노복합재의 성능을 극대화 하기 위해서는 나노업자 분산도의 향상과 더불어 분산상태가 물성 변화에 미치는 영향을 정확히 이해하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 첨가 고분자 복합재의 분산상태를 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 자외선-가시광선 분광광도법을 이용하여 탄소나노튜브의 분산상태에 따른 투과도를 측정하였으며, 동일 농도에서 분산상태가 향상됨에 띠라 투과도가 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 기존의 Beer-Lambert 투과도 법칙에 분산상태의 변화를 포함할 수 있는 새로운 분산도 평가인자인 유효 농도 인자를 제시하였다. 이를 통해 탄소나노튜브의 분산상태의 변화와 함께 다양한 탄소나노튜브의 농도 및 시편 두께에 따른 투과도 결과를 분석함으로써 제시한 분산도 평가방법과 유효 농도 인자의 유효성을 확인하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.117-124
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• 2021

This work focused on the novel numerical tool for the bending responses of carbon nanotube reinforced composites (CNTRC) beams. The higher order shear deformation beam theory (HSDT) is used to determine strain-displacement relationships. A new exponential function was introduced into the carbon nanotube (CNT) volume fraction equation to show the effect of the CNT distribution on the CNTRC beams through displacements and stresses. To determine the mechanical properties of CNTRCs, the rule of the mixture was employed by assuming that the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)are aligned and distributed in the matrix. The governing equations were derived by Hamilton's principle, and the mathematical models presented in this work are numerically provided to verify the accuracy of the present theory. The effects of aspect ratio (l/d), CNT volume fraction (Vcnt), and the order of exponent (n) on the displacement and stresses are presented and discussed in detail. Based on the analytical results. It turns out that the increase of the exponent degree (n) makes the X-beam stiffer and the exponential CNTs distribution plays an indispensable role to improve the mechanical properties of the CNTRC beams.

• Steel and Composite Structures
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• 제24권6호
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• pp.727-740
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• 2017

The present paper studies the stability analysis of the continuously graded CNT-Reinforced Composite (CNTRC) panel stiffened by rings and stringers. The Stiffened Panel (SP) subjected to axial and lateral loads is reinforced by agglomerated CNTs smoothly graded through the thickness. A two-parameter Eshelby-Mori-Tanaka (EMT) model is adopted to derive the effective material moduli of the CNTRC. The stability equations of the CNRTC SP are obtained by means of the adjacent equilibrium criterion. Notwithstanding most available literature in which the stiffener effects were smeared out over the respective stiffener spacing, in the present work, the stiffeners are modeled as Euler-Bernoulli beams. The Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) is employed to discretize the stability equations. A numerical study is performed to investigate the influences of different types of parameters involved on the critical buckling of the SP reinforced by agglomerated CNTs. The results achieved reveal that continuously distributing of CNTs adjacent to the inner and outer panel's surface results in improving the stiffness of the SP and, as a consequence, inclining the critical buckling load. Furthermore, it has been concluded that the decline rate of buckling load intensity factor owing to the increase of the panel angle is significantly more sensible for the smaller values of panel angle.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권1호
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• pp.1-17
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• 2023

This paper deals with the free vibration behavior of rotating composite beams reinforced with carbon nanotubes (CNTs) under uniform thermal loads. The temperature-dependent beam material is assumed to be a mixture of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in an isotropic matrix and five different functionally graded (FG) distributions of CNTs are considered according to the variation along the thickness, namely the UD-uniform, FG-O, FG-V, FG-Λ and FG-X distributions where FG-V and FG-Λ are unsymmetrical patterns. Considering the Timoshenko beam theory (TBT), a new finite element formulation of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FGCNTRC) beam is created for the first time. And the effects of several essential parameters including rotational speed, hub radius, effective material properties, slenderness ratio, boundary conditions, thermal force and moments due to temperature variation are considered in the formulation. By implementing different boundary conditions, some new results of both symmetric and non-symmetrical distribution patterns are presented in tables and figures to be used as benchmark for further validation. In addition, as an alternative advanced composite application for rotating systems exposed to thermal load, the positive effects of CNT addition in improving the dynamic performance of the system have been observed and the results are presented in several tables and figures.

• Advances in nano research
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• 제16권5호
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• pp.445-458
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• 2024

The objective of this paper is to present free vibration and static stability analyses of rotating composite beams reinforced with carbon nanotubes (CNTs) under uniform thermal loads. Beam structural equations and CNT-reinforced composite (CNTRC) beam formulations are derived based on Timoshenko beam theory (TBT). The temperature-dependent properties of the beam material, such as the elastic modulus, shear modulus, and material density, are assumed to vary over the thickness according to the rule of mixture. The beam material is modeled as a mixture of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in an isotropic matrix. The SWCNTs are aligned and distributed in the isotropic matrix with different patterns of reinforcement, namely the UD (uniform), FG-O, FG-V, FG- Λ and FG-X distributions, where FG-V and FG- Λ are asymmetric patterns. Numerical examples are presented to illustrate the effects of several essential parameters, including the rotational speed, hub radius, effective material properties, slenderness ratio, boundary conditions, thermal force, and moments due to temperature variation. To the best of the authors' knowledge, this study represents the first attempt at the finite element modeling of rotating CNTRC Timoshenko beams under a thermal environment. The results are presented in tables and figures for both symmetric and asymmetric distribution patterns, and can be used as benchmarks for further validation.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.935-936
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• 2011

• Carbon letters
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• 제12권2호
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• pp.57-69
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• 2011

Carbon nanotubes (CNTs) have high Young's modulus, low density, and excellent electrical and thermal properties, which make them ideal fillers for polymer composites. Homogeneous dispersion of CNTs in a polymer matrix plays a crucial role in the preparation of polymer composites based on interfacial interactions between CNTs and the polymer matrix. The addition of a small amount of CNTs strongly improves the electrical, thermal, and mechanical properties of the composites. This paper aims to review the processing technology and improvement of properties of CNT-reinforced polymer composites.