Basnet, Bijay;Lim, Hyung Mi;Lee, Kee Sung;Kim, Ik Jin
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.56
no.5
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pp.513-520
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2019
This study reports the improvement of mechanical properties of Al2O3 porous ceramics from colloidal suspension with the addition of carbon fiber by direct foaming. The initial colloidal suspension of Al2O3 was partially hydrophobized by surfactant to stabilize wet foam with the addition of carbon fiber from 2 to 8 wt% as stabilizer. The influence of carbon fiber on the air content, bubble size, pore size and pore distribution in terms of wet foam stability and physical properties of porous ceramics were discussed. The viscosity of the colloidal suspension was increased giving solid like properties with the increased in carbon fiber content. The mechanical properties of the sintered porous samples were investigated by Hertzian indentation test. The results show the wet foam stability of more than 90% corresponds to compressive loading of 156.48 N and elastic modulus of 57.44 MPa of sintered sample with 8 wt% of carbon fiber content.
This present study provides the structural design and analysis of main wing, horizontal tail and control surface of a small scale WIG (Wing-in-Ground Effect) craft which has been developed as a future high speed maritime transportation system of Korea. Weight saving as well as structural stability could be achieved by using the skin.spar.foam sandwich and carbon/epoxy composite material. Through sequential design modifications and numerical structural analysis using commercial FEM code PATRAN/NASTRAN, the final design structural features to meet the final design goal such as the system target weight, structural safety and stability were obtained. In addition, joint structures such as insert bolts for joining the wing with the fuselage and lugs for joining the control surface to the wing were designed by considering easy assembling as well as more than 20 years service life.
Herein, macroporous carbon materials were readily prepared by carbonization of cured body of resorcinol and formaldehyde using poly(methyl methacrylate) colloid microspheres which were employed as the template in the gelation of resorcinol with formaldehyde. The gel in the water was solvent exchanged with methanol and the wet gel was dried. After carbonization of the template-gel composite at $800^{\circ}C$, it was found that pores were left corresponding to the size of the template, yielding carbon materials with a fine porous structure with enlarged surface area and significant porosity. Properties of the carbon foams including the structure, morphology, thermal stability, and porosity were investigated. Finally, it was concluded that the method using polymer colloids as the template provided a facile route to prepare carbon foams.
In recent decades, biofiltration has been widely accepted for the treatment of contaminated air stream containing low concentration of odorous compounds or volatile organic compounds (VOCs). In this study, conventional biofilters packed with flexible synthetic polyurethane (PU) foam carriers were operated to remove toluene from a contaminated air stream. PU foams containing various amounts of pulverized activated carbon (PAC) were synthesized for the biofilter media and tested for toluene removal. Four biofilter columns were operated for 60 days to remove gaseous toluene from a contaminated air stream. During the biofiltration experiment, inlet toluene concentration was in the range of 0-150 ppm and EBRT (i.e., empty bed residence time) was kept at 26-42 seconds. Pressure drop of the biofilter bed was less than 3 mm $H_2O/m$ filter bed. The maximum removal capacity of toluene in the biofilters packed with PU-PAC foam was in the order of column II (PAC=7.08%) > column III (PAC=8.97%) > column I (PAC=4.95%) > column IV (PAC=13.52%), while the complete removal capacity was in the order of column II > column I > column III > column IV. The better biofiltration performance in column II was attributed to higher porosity providing favorable conditions for microbial growth. The results of biodegradation kinetic analysis showed that PU-PAC foam with 7.08% of PAC content had higher maximum removal rate ($V_m$=14.99 g toluene/kg dry material/day) than the other PU-PAC foams. In overall, the performance of biofiltration might be affected by the structure and physicochemical properties of PU foam induced by PAC content.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.120-127
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2022
Nitrogen oxide(NOx) is a major cause of air pollution, exists in the form of nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, and is harmful to the human body. Recently, a number of studies to reduce NOx in the atmosphere have been conducted, and these efforts have been the same in the field of construction materials. It is known that NOx can be efficiently removed by using a photocatalytic reaction. In this study, the NOx removal performance of the foam composite using activated carbon(AC) and titanium dioxide(TiO2) was investigated. AC was used to enhance the photocatalytic reaction of TiO2 by increasing the internal specific surface area of the foam composite. In this study, foam composites were prepared using the substitution rate of AC as the main variable. The NOx removal performance of specimen was evaluated according to the test method presented in ISO-22197-1. The specific surface area of the foam composite showed a tendency to increase according to the AC content, but decreased at 15% or more. Also, when the AC substitution rate was 15%, the NOx removal efficiency was the highest.
Polyurethane foam (PUF) can be manufactured in soft, semi-rigid, and hard forms, so it is used in various fields industrially. Among them, rigid PUF has excellent mechanical properties and low thermal conductivity, and is used as a thermal insulation material for buildings and as a cold insulation material in the natural gas transportation field. In this field, there is a steady demand on higher mechanical strength and lower thermal conductivity. In this study, a rigid PUF was manufactured, and the microstructure and physical properties were studied according to the impeller type (propeller, dispersed turbine) of the agitator. Through FE-SEM and Micro-CT analysis, it was confirmed that the average pore size of the foam manufactured with the dispersed turbine was 21.5% smaller than that of the pore made by the propeller. The compressive strength was improved by 15.4%, and the thermal conductivity decreased by 3.1% in the foam with small pores. This result can be utilized for fabricating PUF composites.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.5
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pp.603-608
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2010
In this study, one type of circular shaped composite tube was used, combined with reinforcing foam and without foam. Furthermore, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) circular member manufactured from CFRP prepreg sheet for lightweight design. CFRP is an anisotropic material which is the most widely adapted lightweight structural member. The crashworthy behavior of circular composite material tubes subjected to static axial compression under same conditions is reported in this paper. Test was executed in order to compare the results to the energy absorption and collapse shape. The collapse mode during the failure process were observed and analyzed. The behavior of polymeric foams to the tubes crashworthiness were also investigated. According to the experimental results, specimens filled with foam are higher total energy absorption than the other specimens not filled with the foam.
Lee, Yoon Joo;Kim, Soo Ryong;Kim, Young Hee;Shin, Dong Geun;Won, Ji Yeon;Kwon, Woo Teck
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.51
no.6
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pp.539-543
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2014
Foam type porous silicon carbide ceramics were fabricated by a polymer replica method using polyurethane foam, carbon black, phenol resin, and silicon powder as raw materials. The influence of the C/Si mole ratio of the ceramic slurry and heat treatment temperature on the porous silicon carbide microstructure was investigated. To characterize the microstructure of porous silicon carbide ceramics, BET, bulk density, X-ray Powder Diffraction (XRD), and Scanning Electron Microscope (SEM) analyses were employed. The results revealed that the surface area of the porous silicon carbide ceramics decreases with increased heat treatment temperature and carbon content at the $2^{nd}$ heat treatment stage. The addition of carbon to the ceramic slurry, which was composed of phenol resin and silicon powder, enhanced the direct carbonization reaction of silicon. This is ascribed to a consequent decrease of the wetting angles of carbon to silicon with increasing heat treatment temperature.
Properties of AFS vary with the changes in the face-sheet materials. Hence, the performance of AFS can be optimized by selecting face-sheet materials. In this work, three types of face-sheet materials representing elastic-perfectly plastic, elastic-plastic strain hardening and purely elastic materials were employed to study their effects on the flexural behavior and failure mechanism of AFS systematically. Result showed face-sheet materials affected the failure mechanism and energy absorption ability of AFS significantly. When the foam cores were sandwiched by aluminum alloy 6061, the AFS failed by face-sheet yielding and crack without collapse of the foam core, there was no clear plastic platform in the Load-Displacement curve. When the foam cores were sandwiched by stainless steel 304 and carbon fiber fabric, there were no face-sheet crack and the sandwich structure failed by core shear and collapse, plastic platform appeared. Energy absorption abilities of steel and carbon fiber reinforced AFS were much higher than aluminum alloy reinforced one. Carbon fiber was suggested as the best choice for AFS for its light weight and high performance. The versus strength ratio of face sheet to core was suggested to be a significant value for AFS structure design which may determine the failure mechanism of a certain AFS structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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