• 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.

• Carbon letters
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• 제1권3_4호
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• pp.158-164
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• 2001

It is well known that the fabrication process of carbon/carbon composites is very complex. Above all, the carbonization process have major effect on the morphology development of carbon matrix. Carbon/carbon composites of 4-directional fiber preform were fabricated using the coal tar based pitch as a matrix precursor in this study. According to carbonization pressure of 1 bar, 100 bar, 600 bar, and 900 bar, morphological changes of cokes and matrix of composites were discussed. As the carbonization pressure increased to 600 bar, the flow pattern morphology of bulk mesophse was well developed. On the contrary, mosaic pattern morphology was found in case of 900 bar of carbonization pressure. It is confirmed that the carbonization pressure have profound effect on the degree of graphitization and crystal size of carbon matrix. Even in the highly densified carbon/carbon composites, large voids were still found in the matrix pocket region.

• Carbon letters
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• 제8권1호
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• pp.25-29
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• 2007

The carbon brake discs were manufactured by densification the carbon fiber preform using PG-CVI technology with Propene as a carbon precursor gas and Nitrogen as a carrier gas. The densities of carbon brake discs were tested at different densification time. The results indicate that the densification rate is more rapid before 100 hrs than after 200 hrs. The CTscanning image and the SEM technology were used to observe the inner subtle structure. CT-images show the density distribution in the carbon brake disc clearly. The carbon brake disk made by PG-CVI is not very uniform. There is a density gradient in the bulk. The high-density part in the carbon brake is really located in the friction surface, especially in the part of inner circle. This density distribution is most suitable for the stator disc.

• Composites Research
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• 제33권2호
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• pp.61-67
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• 2020

프리폼 성형은 섬유 직조물을 이용한 RTM 성형에 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다. 탄소 섬유 직조물의 프리폼의 변형은 소재의 강도에 영향을 미치며, 그 중 전단 잠김 각도를 넘어서는 힘이 작용하게 되면 제품에 주름이 발생되어 RTM공정 시 불량발생의 원인이 된다. 그러므로 본 연구에서는 탄소섬유직조물의 전단변형 허용치를 정량화하고 실제 직조물의 성형과 수치모사를 이용하여 성형 특성을 검증하고자 한다. 그 결과 섬유 방향의 설정에 따른 주름의 특성을 확인하고 그 결과를 평가하였다. 앞에 언급한 물성 측정 결과들을 이용하여 수치해석을 수행하였고, 이 결과를 실험 결과와 비교 분석하였다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2001년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.38-41
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• 2001

A new 2-D braided textile metal matrix composite was developed and characterized. The constituent materials consist of PAN type carbon fiber as reinforcements and pure aluminum as matrices. The braided preforms of different braider yarn angles were fabricated. For a fixed bundle size of 12K, three braider yarn angles was selected: $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $60^{\circ}$. The braided preforms were infiltrated with pure Al by vacuum assisted squeeze casting. Through the investigation of melt pressing methods and the effects of process parameters such as applied pressure, and pouring temperature, the optimal process conditions were identified as follows: applied pressure of 60MPa, pouring temperature of $800^{\circ}C$. Using the measured geometric parameters, 3-D engineering constants of metal matrix composites have been determined from the elastic model, which utilizes the coordinate transformation and the averaging of stiffened and compliance constants based upon the volume of each reinforcement and matrix material.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.8-16
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• 1999

탄소직포/탄소/SiC 복합재는 탄소직포/탄소 프로폼을 SiC의 유기전구체인 polycarbosilane에 다중함침 열처리하여 제조하였다. 더불어 탄소 섬유의 분율과 배열 형태가 다른 두 가지 종류의 저밀도 탄소/탄소 복합재 즉, 탄소직포($\thickapprox$55 vol%)/탄소 복합재와 chopped 탄소섬유($\thickapprox$40 vol%)/탄소 복합재를 $1700^{\circ}C$ 진공 분위기에서 용융 실리콘과 반응결합하여 고밀도의 탄소섬유/Si/SiC 복합재도 제조하였다. 이 반응 결합 공정 이전 각 밀도가 1.6g/$cm^3$인 탄소직포/탄소 복합재와 1.15g/$cm^3$인 chopped 탄소섬유/탄소 복합재는 반응결합 후 그 밀도가 각각 2.1g/$cm^3$로 증가하였다. 제조한 복합재는 전형적인 섬유강화 복합재의 파괴거동을 보였으며 반응결합 후 밀도와 stiffness 그리고 탄성 한계 강도 등은 모두 현저히 증가하였다. 3점 곡강도와 인장 시험으로 기계적 물성을 비교평가하였다. 탄소직포/탄소 복합재와 chopped 탄소섬유/탄소 복합재의 곡강도에 대한 인장 강도의 비는 약 1/3이었다. 탄소직포/Si/SiC 복합재의 밀도는 2.06g/$cm^3$, 최대 곡강도는 ~120 MPa, 탄성한계 응력은 ~80 MPa를 나타내었다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.293-298
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• 2018

본 논문에서는 항공기용 스트링거(Stringer)로 사용하기 위한 브레이드 복합재료(Braided composites)의 물성에 대해 연구하였다. 브레이드 프리폼(braid preform)을 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 제작하기 위해 드럼 와인더 속도, 브레이드 속도, 멘드럴 직경과 같은 공정변수들을 정량화시켰고, 에폭시 수지 종류를 TGDDM, YD-128로 브레이드 프리폼에 다르게 적용하여 각도에 따른 브레이드 복합재료의 인장강도, 굽힘강도를 섬유부피분율에 따라 규명하였으며, TGA 분석으로 열적 특성과 에폭시 수지의 분해 온도를 조사하였다. 그 결과 브레이드 프리폼의 각도가 낮을수록 인장강도와 굽힘강도가 향상됨을 확인하였고, 분자량이 높은 에폭시 수지를 사용할 때 물리적 성질이 향상되었다.

• 한국염색가공학회지
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• 제28권4호
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• pp.239-245
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• 2016

In this study, carbon/phenol composites were prepared from carbon fiber preform and phenol resin by RTM(resin transfer molding) process. And changes in the properties of the composite according to the pre-treatment of phenol resin was mainly studied. RTM process conditions were deduced from viscosity and thermal analysis of phenol resin which were rheometer and thermogravimetric analyzer(TGA). RTM process was performed under various injection and molding temperature. Characterization of the prepared C/P composites were evaluated by various analysis. Morphology of composites was analyzed by Micro-CT(MCT), Mechanical properties of composites were measured through the flexural properties. As results, volatile impurities of phenol resin were effectively removed at resin pre-treatment temperature of $100^{\circ}C$ and composite was sufficiently cured at molding temperature of $180^{\circ}C$.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.115-124
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• 2020

적층복합재료, 특히 탄소섬유 복합재료는 금속에 비해 가벼우며 상대적으로 비강도 및 비강성이 뛰어나기 때문에 항공 우주 산업 및 자동차 산업 등과같이 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 적층 복합재료는 섬유의 배열이 모두 면내방향으로 배열되어있기 때문에 박리가 발생한다는 큰 단점이 있으며, 이는 적층복합재료의 응용분야를 제한한다. 본 연구에서는 먼저 π-빔과 평판이 결합된 형태의 적층복합재료 T-빔을 개발하고, 구조해석 및 기계적 물성평가를 통하여 설계변수를 최적화하였다. 이후 적층복합재료 T-빔의 설계변수를 3D 직조 프리폼에 동일하게 적용하여 T-빔을 개발하였으며, 적층구조에 비하여 향상된 기계적 강도를 달성할 수 있었다. 이러한 연구결과는 강도향상을 필요로 하는 기존의 적층복합재료 구조물에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• Carbon letters
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• 제15권1호
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• pp.25-31
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• 2014

A microstructure analysis is carried out to optimize the process parameters of a randomly oriented discrete length hybrid carbon fiber reinforced carbon matrix composite. The composite is fabricated by moulding of a slurry into a preform, followed by hot-pressing and carbonization. Heating rates of 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1, and $3.3^{\circ}C/min$ and pressures of 5, 10, 15, and 20 MPa are applied during hot-pressing. Matrix precursor to reinforcement weight ratios of 70:30, 50:50, and 30:70 are also considered. A microstructure analysis of the carbon/carbon compacts is performed for each variant. Higher heating rates give bloated compacts whereas low heating rates give bloating-free, fine microstructure compacts. The compacts fabricated at higher pressure have displayed side oozing of molten pitch and discrete length carbon fibers. The microstructure of the compacts fabricated at low pressure shows a lack of densification. The compacts with low matrix precursor to reinforcement weight ratios have insufficient bonding agent to bind the reinforcement whereas the higher matrix precursor to reinforcement weight ratio results in a plaster-like structure. Based on the microstructure analysis, a heating rate of $0.2^{\circ}C/min$, pressure of 15 MPa, and a matrix precursor to reinforcement ratio of 50:50 are found to be optimum w.r.t attaining bloating-free densification and processing time.