• 제목/요약/키워드: Carbon/Phenol composite

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KSR- III 킥모터용 노즐의 열탄성 해석 및 시험

  • 조인현;오승협;유재석;노태호
    • 항공우주기술
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    • 제1권1호
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    • pp.153-162
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    • 2002
  • 킥모터용 노즐목에 사용되는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료의 기계적 물성치를 예측하고, 전체 노즐의 기계적 거동해석을 수행하였다. 이러한 3차원 등가물성치는 노즐의 기계적 거동해석에 필요한 3차원 물성치로 이용된다. 노즐목에 사용되어지는 공간적으로 보강된 복합재료는 그 구조에 따라서 물성치분포가 달라지므로 물성치 예측 프로그램을 개발하였다. 지금 개발되고 있는 킥모터용 노즐은 노즐목의 graphite 또는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료, 노즐머리부분과 확장부의 carbon/ phenol, 그리고 확장부 외피의 강철로 구성되어있다. 추력에 가장 큰 영향을 미치는 노즐목의 변형형상은 4-D 탄소/ 탄소 복합 재료가 가장 균일하고, 작은 변형형상을 나타내었다. 이러한 해석 결과에 더하여 4D 탄소/ 탄소 복합재료 노즐목과 그라파이트 노즐목을 가진 모타 시험이 수행되었다.

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표면처리 탄소섬유가 PEMFC용 탄소/에폭시 복합재료 분리판의 기계적 강도에 미치는 영향 (Effect of Surface-Modified Carbon Fiber on the Mechanical Properties of Carbon/Epoxy Composite for Bipolar Plate of PEMFC)

  • 이홍기;한경식
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권1호
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    • pp.49-56
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    • 2020
  • Epoxy/carbon composite was used to prepare a bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Phenol novolac-type epoxy and diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)-type epoxy mixture was used as a matrix and graphite powder, carbon fiber (CF) and graphite fiber (GF) were used as carbon materials. In order to improve the mechanical properties of the bipolar plate, surface-modified CF was incorporated into the epoxy/carbon composite. To determine the cure temperature of the epoxy mixture, differential scanning calorimetry (DSC) analysis was performed and the data were introduced to Kissinger equation in order to get reaction activation energy and pre-exponential factor. Tensile and flexural strength was obtained by using universal testing machine (UTM). The surface morphology of the fractured specimen and the interfacial morphology between epoxy matrix and CF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

무인항공기용 경량화 직접메탄올연료전지 스택 개발을 위한 복합소재 분리판 제작 및 성능 평가 (I) (Evaluation and Fabrication of Composite Bipolar Plate to Develop a Light Weight Direct Methanol Fuel Cell Stack for Small-scale UAV Application (I))

  • 강경문;박성현;김진수;지현진;주현철
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.134-142
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    • 2012
  • A bipolar plate is a major component of a fuel cell stack, which occupies 50~60% of the total weight and over 50% of the total cost of a typical fuel cell stack. In this study, a composite bipolar plate is designed and fabricated to develop a compact and light-weight direct methanol fuel cell (DMFC) stack for a small-scale Unmanned Aerial Vehicle (UAV) application. The composite bipolar plates for DMFCs are prepared by a compression molding method using resole type phenol resin as a binder and natural graphite and carbon black as a conductor filler and tested in terms of electrical conductivity, mechanical strength and hydrogen permeability. The flexural strength of 63 MPa and the in-plane electrical conductivities of 191 S $cm^{-1}$ are achieved under the optimum bipolar plate composition of phenol : 18%; natural graphite : 82%; carbon black : 3%, indicating that the composite bipolar plates exhibit sufficient mechanical strength, electrical conductivity and hydrogen permeability to be applied in a DMFC stack. A DMFC with the composite bipolar plate is tested and shows a similar cell performance with a conventional DMFC with graphite-based bipolar plate.

Ethylene Gas Adsorption of Clay-Woodceramics from 3 layers-clay-woodparticleboard

  • Lee, Hwa Hyoung;Kang, Seog-Goo
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제31권6호
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    • pp.83-88
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    • 2003
  • The woodceramics are porous amorphous carbon and glassy carbon composite materials. Woodceramics attracted a lot of attention in recent years because they are environmentally friendly and because of their unique functional characteristics such as catalysis, moisture absorption, deodorization, purification, carrier for microbial activity, specific stiffness, corrosion and friction resistance, and their electromagnetic shielding capacity. In this paper, we made new products of clay-woodceramics to investigate the industrial analysis and ethylene gas adsorption for basic data of building- and packging- materials keeping fruit fresh for a long time. Clay-woodceramics were carbonized for 3 h of heating in a special furnace under a gas flow of nitrogen(15 ml/min.) from 3 layers-clay-woodparticleboard made from pallet waste wood, phenol- formaldehyde resin(hereafter PF, Non volatile content:52%, resin content 30%), and clay(10%, 20% and 30%). Carbonization temperature was 400℃, 600℃ and 800℃. Experimental results shows that the higher the carbonization temperature, the higher the fixed carbon and the lower the volatile contents. The higher the clay content, the more the ash content. The higher the carbonization temperature, the more the ethylene gas adsorption. Carbonization temperature of 800℃ gave the best reslts as same as that of white charcoal and activated carbon.(800℃-clay-woodceramic: 5.36 ppm, white charcoal: 5.66 ppm, activated carbon: 5.79 ppm) The clay contents did not make difference of ethylene gas adsoption.

하이브리드 복합재 철도차량 차체의 화재 안전성 평가연구 (A Study on the Fire Safety of a Hybrid Composite Train Carbody)

  • 김정석;이덕희;정우성;조세현
    • Composites Research
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    • 제21권4호
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    • pp.1-6
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    • 2008
  • 본 논문에서는 탄소/에폭시 면재와 알루미늄 허니콤 심재를 갖는 바디와 스테인레스 언더프레임을 갖는 철도차량 차체에 대한 화재안전성평가 시험을 수행하였다. 이를 위해 실규모 차체를 제작하고 이를 이용하여 시험을 수행하였다. 시험에 적용된 차체는 내장재가 포함되지 않은 차체와 내장재를 포함을 차체 두가지를 이용하였으며 시험조건은 대구지하철 화재사고 시나리오에 근거하여 설정하였다. 시험결과 차체 및 내장재 표면의 최대온도는 각각의 발화온도에 미치지 못함을 확인하였고, 차체 내부에 화염전파도 발생하지 않았다.

페놀수지/알루미나 복합 활성탄소중공사막을 이용한 응축성 기체 분리 (Condensable Gas Separation using Phenol! Alumina Composite Activated Carbon Hollow Fiber Membranes)

  • 신경용;박유인;김범석;구기갑
    • 멤브레인
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    • 제20권4호
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    • pp.312-319
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    • 2010
  • 탄소막은 고분자막에 비해 높은 선택성과 투과성, 열적, 화학적 안정성을 가지고 있어 기체 분리, 특히 휘발성 유기화합물(VOCs) 분리막으로 많은 관심을 받고 있다. 활성탄소중공사막은 기공 표면(pore wall)에 형성된 흡착성 미세기공에 의해 선택적으로 응축성 성분이 흡착, 확산되는 흡착-확산 기구에 의해 흡착성-비흡착성 물질이 분리된다. 본 연구에서는 다공성 알루미나 중공사막 지지체에 phenolic resin (novolac type)을 코팅한 후 산화, 탄화 및 활성화 등의 열분해 과정을 통해 막 표면과 기공 표변에 흡착성 미세기공이 형성된 활성탄소중공사막을 제조하였다. 또한 열분해 조건에 따른 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막의 물리적 특성과 기체 투과특성에 대해 살펴보았다. 그 결과, 제조된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공사막이 휘발성 유기물질의 대부분을 차지하고 있는 탄화수소를 선택적으로 분리 회수하는데 매우 효과적인 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발된 phenol/alumina 복합 활성탄소중공 사막은 VOCs의 분리, 농축에 매우 효과적으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

페놀수지 탄화 코팅법을 이용한 섬유강화 복합재료 계면 형성에 관한 연구 (Novel Phenol Resin Carbonizing Method for Carbon Interlayer Coating between Reinforcing Fiber and Matrix in Fiber Reinforced Ceramic Composite)

  • 김세영;우상국;한인섭
    • 한국세라믹학회지
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    • 제46권3호
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    • pp.301-305
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    • 2009
  • The novel carbon coating process for interlayer of fiber reinforced ceramic composites between fiber and matrix was performed by carbonizing phenolic resin solution that coated on fiber surface in $N_2$ atmosphere at $600^{\circ}C$ to improve the strength and fracture toughness of CMC(ceramic matrix composite). 160 nm carbon layer was coated on fiber surface with 5 vol% of phenolic resin solution. Since the process temperature ($600^{\circ}C$) is lower than chemical vapor deposition($900{\sim}1000^{\circ}C$), the strength and toughness could be preserved. Furthermore the coating thickness uniformity was improved to 8% of deviation along the stacking sequence. Therefore, prevention from fiber degradation during coating process and controlling coating thickness uniformity along the preform depth were achieved by coating with phenolic resin carbonizing method.

팽창흑연/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료의 특성 평가 (Study on Mechanical and Electrical Properties of Expanded Graphite/Carbon fiber hybrid Conductive Polymer Composites)

  • 오경석;허성일;윤진철;한경섭
    • Composites Research
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    • 제20권6호
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    • pp.1-7
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    • 2007
  • 본 연구에서는 팽창흑연/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료를 2단계 성형 공법으로 제조하였으며, 탄소섬유의 첨가가 전도성 고분자 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 전도성 충진재들은 고분자 수지와 기계적으로 혼합되었으며 이를 통하여 복합재료가 전기적 특성을 가지도록 하였다. 팽창흑연은 입자 간 접촉 면적이 넓기 때문에 복합재료 내 전도성 네트워킹의 형성에 매우 유리하지만, 팽창흑연과 고분자 수지만을 사용하여 상기 공정으로 복합재료를 제조할 경우 우수한 기계적 강도를 얻기가 어렵다. 따라서 이를 보완하기 위하여 탄소섬유를 복합재료에 첨가하였으며 전기적 기계적 물성을 바탕으로 탄소섬유의 혼합 비율을 최적화하였다. 굽힘 강도는 탄소섬유의 충친 비율이 증가할수록 섬유에 의한 강화 효과에 의하여 증가 하지만, 32wt.% 이상에서는 오히려 감소하였다. 이는 여분의 탄소섬유들이 공극을 발생시켜 응력집중이 발생하기 때문으로 판단된다. 전기 전도도는 탄소섬유의 비율이 증가할수록 전도성 공백이 발생하고 팽창흑연의 전도성 네트워킹이 저해되기 때문에 계속 감소한다.

PEMFC용 탄성 탄소 복합재료 분리판의 기계적 강도 및 전기전도도에 미치는 탄소섬유 필라멘트와 흑연 섬유의 영향 (Effect of Carbon Fiber Filament and Graphite Fiber on the Mechanical Properties and Electrical Conductivity of Elastic Carbon Composite Bipolar Plate for PEMFC)

  • 이재영;이우금;임형렬;정규범;이홍기
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제25권2호
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    • pp.131-138
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    • 2014
  • Highly conductive bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) was prepared using phenol novolac-type epoxy/graphite powder (GP)/carbon fiber filament (CFF) composite, and a rubber-modified epoxy resin was introduced in order to give elasticity to the bipolar plate graphite fiber (GF) was incorporated in order to improve electrical conductivity. To find out the cure condition of the mixture of novolac-type and rubber-modified epoxies, differential scanning calorimetry (DSC) was carried out and their data were introduced to Kissinger equation. And tensile and flexural tests were carried out using universal testing machine (UTM) and the surface morphology of the fractured specimen and the interfacial bonding between epoxy matrix and CFF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

탄소섬유가 혼합된 세라믹 복합재 제동마찰재의 마찰·마모 특성 (Tribological Properties of Ceramic Composite Friction Materials Reinforced by Carbon Fibers)

  • 구병춘;김민수
    • Tribology and Lubricants
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    • 제33권1호
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    • pp.15-22
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    • 2017
  • Because the running speed of vehicles is increasing and a shorter braking distance is required, high heat-resistant brake pads are needed to satisfy the requirements of customers and car makers. In the near future, hazardous materials such as Cu, Cr, Zn, and Sb will be restricted from use in friction materials. Ceramic composites reinforced by carbon fibers are good candidates for eco-friendly friction materials. In this study, we develop ceramic composite friction materials. The friction materials are composed of carbon fibers, Si, SiC, graphite, and phenol resin and are prepared by hot forming and heat treatment at high temperatures. The density, void ratio, and compressive strength are $1.59-1.66g/cm^3$, 16.6-20, and 70-90 MPa, respectively. Friction and wear tests are performed using a pin-on-plate-type reciprocating friction tester at 25, 100, and $200^{\circ}C$. The counterpart material is a CrMoV steel extracted from a KTX brake disc. Friction coefficient, wear amount, and wear mechanism are measured and examined. We determine that the friction coefficients depend on the temperature and the fluctuation of the friction coefficients is larger at higher temperatures. The amount of wear increases with the surface temperatures of the specimens. The tribological properties of the developed composites are similar to those of a Cu-based sintered friction material. Through this study, it is confirmed that ceramic composite materials can be used as friction materials.