• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2000년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.88-91
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• 2000

흑연분말, 카본블랙, 탄소섬유분말을 첨가제로 한 저밀도 2-D 탄소/탄소 복합재의 밀도 및 기 기공도에 피치는 영향과 ILSS, 굽힘강도 및 충격에너지와 같은 기계적 물성과의 상관관계에 대하여 연구하였다. 흑연분말을 약 9 vol.% 첨가한 경우 가장 큰 ILSS값과 굽힘강도 및 충격에너지 흡수 거동을 나타내었는데, 특히 흑연의 함량이 증가함에 따라 puncture mode로의 충격 거동을 나타내 띠 많은 충격에너지를 흡수하였고, 인성이 상당히 증가하였다 카본블랙이 첨가된 경우에는, 약 3 vol.%에서 ILSS 값이 증가하였으나 큰 개선을 보이지 못하였으며, 굽힘강도는 감소하였다. 탄소섬유분말의 첨가량이 증가함에 따라 층간분리에 의해 밀도가 현저히 감소하여 ILSS 및 굽힘강도의 감소를 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.567-573
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• 2015

본 논문은 저온과 고온 환경 하에서 카본/에폭시 복합재의 기계적 물성 변화를 평가하는데 목적을 두고 있다. 기계적 물성 변화 평가는 환경 챔버와 전기로를 이용하여 $-40^{\circ}C$에서 $220^{\circ}C$까지의 온도에 대해 섬유방향과 섬유 직각방향의 인장 물성, 면내 전단 물성 그리고 층간전단강도에 대해 평가를 수행하였다. $-40^{\circ}C$ 저온환경에서의 기계적 물성은 상온에서의 물성보다 증가하는 것을 확인하였다. 섬유방향 물성은 온도가 증가함에 따라 물성저하가 서서히 발생하였으나, 섬유직각방향 물성, 면내전단 물성 그리고 층간전단강도는 $140^{\circ}C$ 이상의 온도에서 수지의 유리전이로 인해 급격한 물성저하가 발생하는 것을 확인하였다. $100^{\circ}C$ 환경에서 섬유 직각방향 인장물성 증가의 직접적인 원인은 수지의 후경화로 인한 현상으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.749-756
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• 2011

FRP 보강근의 화재 노출시 내구성능에 대한 연구들은 고온 노출이 인장성능에 미치는 영향에 대한 분석이 대부분을 차지한다. 그러나, 신설 구조물에 삽입된 FRP 보강근은 먼저 콘크리트 내에서 습윤환경 및 알칼리에 의한 성능저하가 발생하며, 이와 같은 FRP 보강 콘크리트 구조물에 화재가 발생하면, 보강근은 고온에 노출된다. 그러므로 화재에 의해 손상 받은 FRP 보강근의 평가시에는 콘크리트 환경과 고온에 의한 영향을 동시에 고려하여야 한다. 이 연구에서는 장기간동안 용액에 노출된 FRP 보강근에 $60^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $150^{\circ}C$ 및 $300^{\circ}C$의 온도를 가하고, 계면전단강도를 측정, 비교 하였다. 실험 결과에 따르면, 환경과 고온의 복합영향이 FRP 보강근의 역학적 특성에 미치는 영향이 환경만의 영향 또는 고온만의 영향 보다 큰 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.894-900
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• 1998

탄소섬유 복합재료의 층간전단 강도의 손상없이 충격강도를 향상시키기 위하여 반응성을 가진 유연한 고분자 물질 (MVEMA(poly(methyl vinyl ether-co-maleic anhydride)) 및 EMA (poly(ethylene-co-maleic anhydride)) 전착을 이용하여 탄소섬유와 에폭시 기지재료 사이에 계면상으로 도입하는 방법을 고려하였다. 따라서 계면상 물질의 MVEMA 및 EMA의 탄소섬유에의 전착수율에 대한 공정변수의 영향을 체계적으로 평가하였다. 염기성 수용액상에서 anhydride기를 가진 고분자의 전착 메카니즘은 -OH기의 공격에 의한 $RCOO^-$기의 생성에 기인함을 적외선 분광분석으로 확인하였다. 농도, 전류밀도, 반응시간의 증가에 따라 전착수율이 증가하였으며, 과도한 산소 버블의 발생은 전착된 고분자를 탈착시켜 수율을 감소시켰다. 흐르는 물에서 세척을 할 경우 탄소섬유와의 결합력이 없는 전착고분자는 쉽게 제거되어 0.5 wt% 정도의 전착 고분자만 잔류하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제70권2호
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• pp.233-243
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• 2019

This paper depicts the development and characterizations of laminated composites made with cellulosic giant cane (Arundinaria gigantea) fiber mats and epoxy resin. Zirconia-toughened mullite (ZTM) is used as a filler material in the laminated composite which was prepared from sillimanite through plasma processing technique. The mechanical characterizations of this composite have been carried out as per ASTM standards to evaluate its usability as a structural material. The effects of varying weight percentages of the filler and two different fiber orientations namely, angle-ply [$+45^{\circ}/-45^{\circ}/+45^{\circ}$] and balanced cross-ply [$0^{\circ}/90^{\circ}/0^{\circ}$] on the physical and mechanical properties such as density, microhardness, impact strength, tensile strength and interlaminar shear strength of the layered composite specimens have been investigated. The study indicates that the inclusion of zirconia-toughened mullite in the composite laminate as filler improves its mechanical properties. Moreover, the use of giant cane fiber mat in the laminate is more eco-friendly than the synthetic fibers. This research also helps in generating additional data to enrich the repository of natural fiber reinforced laminated composites.

• The Korean Journal of Ceramics
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• 제5권4호
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• pp.390-394
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• 1999

Al2O3 particles were dispersed into carbon fiber reinforced epoxy composites to fabricate hybrid epoxy based composites. Interface behavior and mechanical properties of these hybrid composites were studied at room and liquid nitrogen temperature and liquid nitrogen temperature and the results were compared with the those of carbon fiber reinforced composites to investigate their applicability at room and cryogenic temperature. Young's modulus in-perpendicular to fiber direction and interlaminar shear strength at room temperature and the thermal contraction down to cryhogenic temperature were improved significantly by the addition of AL2O3 filler into the epoxy matrix. The effect of Al2O3 particle addition on mechanical properties were discussed.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.3-6
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• 2003

In this work, poly(ethylene oxide) nanofibers were fabricated by electrospinning to prepare nanofibers-reinforced composites. And the PEO powders-impregnated composites were also prepared to compare with physicochemical properties of nanofibers-reinforced composites. Morphology and fiber diameter of PEO nanofibers were determined by SEM observation. Mechanical interfacial properties of the composites were investigated in fracture toughness tests and interlaminar shear strength (ILSS) test. As a result, the fiber diameter decreased in increasing applied voltage. However the optimum condition for the fiber formation was 15 ㎸, resulting from increasing of jet instability at high voltage and the prepared PEO nanofibers were useful in fiber reinforced composites. The PEO-based nanofibers-reinforced composites showed an improvement of fracture toughness factors ($K_{IC} and G_{ IC}$) and ILSS, compared to the composites impregnated with PEO powders. These results were noted that the nanofibers had higher specific surface area and larger aspect ratio than those of the powder, which played an important role in improving the mechanical interfacial properties of the composites.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.82-87
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• 2021

The mechanical properties of carbon fiber-reinforced epoxy composites (CFRPs) are greatly dependent on the interfacial adhesion between the carbon fibers and the epoxy matrix. Introducing nanomaterial reinforcements into the interface is an effective approach to enhance the interfacial adhesion of CFRPs. The main purpose of this work was to introduce graphitic nanofiber (GNFs) between an epoxy matrix and carbon fibers to enhance interfacial properties. The composites were reinforced with various concentrations of GNFs. For all of the fabricated composites, the optimum GNF content was found to be 0.6 wt%, which enhanced the interlaminar shear strength (ILSS) and fracture toughness (KIC) by 101.9% and 33.2%, respectively, compared with those of neat composites. In particular, we observed a direct linear relationship between ILSS and KIC through surface free energy. The related reinforcing mechanisms were also analyzed and the enhancements in mechanical properties are mainly attributed to the interfacial interlocking effect. Such an effort could accelerate the conversion of composites into high performance materials and provide fundamental understanding toward realizing the theoretical limits of interfacial adhesion and mechanical properties.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권6호
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• pp.791-796
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• 2013

본 연구에서는 탄소섬유의 표면처리에 따른 탄소섬유/폴리프로필렌 복합재료의 기계적 물성을 평가하였다. 탄소섬유와 폴리프로필렌 사이의 계면 결합력을 증가시키기 위해 실란 커플링제 처리와 플라즈마 처리 같은 탄소섬유의 표면처리를 실시하였다. XPS, SEM 그리고 단일섬유 인장강도 시험을 통해 표면 처리된 탄소섬유의 표면 특성을 분석하였으며, Short beam 전단시험을 통해 표면 처리에 따른 복합재료의 계면 전단 강도를 측정하였다. 실험 결과로부터 플라즈마 처리 시간에 따라 복합재료의 계면 전단 강도는 증가하였으며, 1 분 동안 플라즈마 처리 후 실란 커플링제 처리된 시편의 계면 전단 강도는 처리하지 않은 시편에 비해 48.7% 증가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1265-1272
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• 2014

본 논문에서는 CZM(Cohesive Zone Model)을 이용하여 돔 분리형 복합재 압력용기 접착 체결부의 점진적 파손 해석에 대한 연구를 수행하였다. 접착 요소(cohesive element)의 물성을 도출하기 위해 모드I, II 그리고 혼합모드에 대한 층간파괴인성들을 시험을 통해 도출하였다. 이때, 모든 시험편은 복합재 압력용기와 동일한 필라멘트 와인딩 제작공정을 통해 제작되었다. 이중 겹치기 이음(double-lap joint) 시험은 접착제의 전단강도와 CZM을 이용한 점진적 파손해석의 신뢰도 검증을 위해 수행하였다. 그 결과, 접착제의 전단강도는 시험으로부터 32MPa을 얻었고, 시험과 해석의 오차는 약 4.4%의 오차가 발생하여 CZM이 접착 체결부의 점진적 파손 거동을 비교적 잘 모사함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 검증된 CZM을 복합재 압력용기 접착 체결부에 적용하여 운용하중조건에서의 점진적 파손해석을 수행한 결과, 전체 200mm를 갖는 접착 체결부 길이의 약 5.8%만이 점진적 파손이 발생하는 것으로 나타나 복합재 압력용기의 구조 안전성에는 영향을 주지 않음을 확인하였다.