• The Korean Journal of Ceramics
• /
• 제3권3호
• /
• pp.208-212
• /
• 1997

Shear-induced phase transformation behavior of chemically stabilized $\beta$-cristobalite was studied by the fiber push-out technique. To obtain the critical grain size for phase transformation, the hot-pressed polycrystalline $\beta$-cristobalite, which was used as the interphase between fiber and matrix, was annealed at $1300^{\circ}C$ for 10h. Two types of fibers, mullite and sapphire fiber, were used in this study. Debonding between mullite fiber and cristobalite interphase occurred at a critical load of 230 MPa. Static friction and fiber sliding were continuously followed by debonding. Shear-induced transformation induced cracks in the cristobalite interphase at the debonding stage. In the case of the sapphire fiber, the debonding occurred at a lower load of 180 MPa due to the residual stress in the interface caused by the difference in thermal expansion coefficients between the fiber and the cristobalite interphase. The load was insufficient for shear-induced phase transformation.

• Composites Research
• /
• 제33권4호
• /
• pp.198-204
• /
• 2020

본 연구에서는 탄소나노튜브 다발을 포함하는 나노복합재료의 열-기계적 특성을 정량적으로 예측하기 위하여 분자동역학 전산모사와 유한요소 기반 균질화 기법을 적용하였다. 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 동일한 탄소나노튜브의 체적분율에도 불구하고, 면내 영률 및 면내 전단계수는 감소하였고, 면내 열팽창계수는 증가함을 확인할 수 있었다. 계면의 두께를 조사하기 위하여 밀도의 반경 방향 분포(Radial density distribution)을 조사하였으며, 계면의 두께는 탄소나노튜브의 수와는 거의 무관함을 확인할 수 있었다. 기지와 계면은 등방성 재료로 가정하였으며, 예측한 계면의 열-기계적 특성에 따르면, 응집된 탄소나노튜브의 수가 증가함에 따라 계면의 영률 및 전단계수는 감소하였으며, 열팽창계수는 반대로 증가하였다. 이를 토대로, 탄소나노튜브 다발을 포함하는 PLA 나노복합재료의 열-기계적 특성 예측을 위한 멀티스케일 균질화 모델을 개발하였다.

• 공업화학
• /
• 제10권3호
• /
• pp.336-342
• /
• 1999

탄소섬유 복합재료의 계면강도 증가를 위하여 탄소섬유의 표면처리에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존의 상업적인 표면처리의 경우 탄소 섬유 표면 산화처리 후 수분산성 에폭시계 유기화합물을 코팅 (사이징처리)하여 탄소섬유에 에폭시 기지와의 상용성과 취급 용이성을 부여하고 있다. 이러한 재료로 제조된 탄소섬유 복합재료는 높은 층간 전단 강도를 나타내나 충격강도는 다소 낮은 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 탄소섬유 표면 산화 처리 후 기존의 사이징 처리 대신에 반응성과 유연성이 있는 계면상 (interphase)을 도입하여 복합재료의 층간전단강도와 충격강도를 향상시키고자 하였다. 탄소섬유의 전기전도성을 이용하여 이온화가능하고 연성을 가진 고분자인 MVEMA (poly (methyl vinyl ether-co-maIeic anhydride))와 EMA (poly (ethylene-co-maleic anhydride))를 수용액상에서 탄소섬유 표면에 전착 시키는 방법을 사용하였다. 전착에 의해 MVEMA 또는 EMA가 $0.1{\sim}0.2{\mu}m$ 두께로 얇게 코팅된 탄소섬유, 상용의 탄소섬유, 사이징처리를 하지 않은 탄소섬유로 복합재료를 제조하여 물성을 비교 평가하였다. 계면상의 두께가 얇을수록 층간전단강도가 증가하였으며, 충격강도는 감소하였는데, 계면상의 최적두께는 $0.1{\mu}m$ 정도였다. MVEMA 계면상을 도입한 경우가 상업적으로 표면처리 한 경우보다 층간전단강도의 경우 약 20% 정도 증가하였고 Izod 충격강도의 경우 약 50% 정도 증가하였다. MVEMA 계면상을 도입한 경우 복합재료의 흡습률이 높았다.

• Composites Research
• /
• 제13권3호
• /
• pp.30-37
• /
• 2000

계면상 조건과 단섬유 함유량 증가에 따른 강화고무의 동적 특성에 대해 실험적 고찰을 하였다. 손실계수는 대체적으로 섬유 함유량 증가에 따라 감소하였고 계면상 조건에 따라 다른 경향을 보였다. 계면 조건이 우수할수록 손실탄성율, $E_2$ 는 낮게 나타났다. 또한 동배율은 섬유 함유량 증가에 따라 감소하였고, 계면상 조건이 우수할수록 크게 감소하였다. 따라서 단섬유 강화고무는 진동수비가 $\sqrt{2}$이상에서 더 큰 진동절연 효과가 있다고 할 수 있다. 손실계수와 동배률의 관계로부터, 자동차의 엔진과 차체의 진동을 절연하는 부품인 Engine Mount Rubber의 적용가능성을 검토하였다.

• 접착 및 계면
• /
• 제4권2호
• /
• pp.1-9
• /
• 2003

Epoxy-amine liquid prepolymers are extensively applied onto metallic substrates and cured to obtain painted materials or bonded joint structures. Overall performances of such systems depend on the created interphase between the organic layer and the substrate. When epoxy-amine liquid mixtures are applied onto more or less hydrated metallic oxide layer, concomitant amine chemical sorption and hydroxide dissolution appear lending to the chelate formation. As soon as the chelate concentration is higher than the solubility product, these species crystallize as sharp needles. Moreover, intrinsic and thermal residual stresses are developed within painted or bonded systems. When residual stresses are higher than the organic layer/substrate adhesion, buckling, blistering, debonding may occur leading to a catastrophic drop of system performances. Practical adhesion can be evaluated with either ultimate parameters (Fmax or Dmax) or the critical strain energy release rate, using the three point flexure test (ISO 14679-1997). We observe that, for the same system, the ultimate load decreases while residual stresses increase when the liquid/solid time increases. Ultimate loads and residual stresses depend on the metallic surface treatment. For these systems, the critical strain energy release rate which takes into account the residual stress profile and the Young's modulus gradient remains quite constant whatever the metallic surface treatment was. These variations will be discussed and correlate to the formation mechanisms of the interphase.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제20권9호
• /
• pp.2782-2791
• /
• 1996

The effective longitudinal shear modulus(LSM) of continuous composites is studied theoretically and numerically using 3-phase unit cell model. Circular, hexagonal and rectangular shapes of reinforced fiber are considered to predict the shear modulus as a function of elastic modulus of each phase and volume fraction of interphase and reinforced fiber. It is found that rectangular fiber shape in low fiber volume fraction($v_f$<30%) and circular fiber shape in high volume fraction($v_f$>40%) shows the higher longitudinal shear modulus. Also the obtained values of LSM for rectangular array and by numerical analysis are higher than those of hexagonal array and by theoretical analysis respectively. The reinforcing effects of interphase are more significant in cases of higher fiber volume fraction and circular fiber shape. Not only the spatial distribution and shape of reinforcing fiber but also the volume of interphase have a pronounced effects on the overall LSM. It is also found that the tangent moduous of 2-and 3-phase polymer matrix composites is insensitive to the shape and distribution of reinforcing fibers.

• Composites Research
• /
• 제16권2호
• /
• pp.18-25
• /
• 2003

나일론6 단섬유를 보강한 NR과 SBR의 인장특성에 대해 섬유 종횡비(AR), 직경비(DR), 계면상 조건, 그리고 섬유 함유률을 함수로 연구하였다. 인장강도는 우수한 계면조건에서 AR(20min.)이 증가할수록 증가하였다 단섬유(DR=3, AR=20min.) 강화 SBR은 모든 계면조건에서 희석효과를 보이지 않았다. 동일한 단섬유를 보강한 NR의 경우도 No Coating을 제외하고는 희석효과를 보이지 않았다. 인장탄성률은 동일한 직경비에서 AR이 증가할수록, 섬유 함유률이 높을수록. 계면조건이 우수할수록 크게 증가하였다. 동일한 직경비에서 계면조건이 우수할수록 이탈 힘은 크게 나타났다. 또한 단섬유 강화 메커니즘을 확인하기 위해 축대칭 모델을 이용 응력해석을 실시하였다. 본 연구를 통해 AR, 계면상 조건. 그리고 DR이 강화고무의 인장특성에 중요한 역할을 항을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제13권5호
• /
• pp.10-17
• /
• 2000

계면상 조건과 단섬유 함유량 증가에 따른 강화고무의 피로특성에 대해 실험적 고찰을 하였다. 피로시험 후 기지고무의 스프링 상수는 약 21% 감소하였고, 강화고무는 반대로 증가하였다. 강화고무의 스프링 상수 변화율은 섬유함유량 증가에 따라 감소하였고, 계면상 조건이 우수할수록 변화율이 적었다. 피로시험 후 기지고무의 온도는 2.5배, 강화고무는 1.7∼2.0배 증가하였다. 강화고무의 온도 변화율은 섬유 함유량 증가에 따라 감소하였고, 동일한 섬유 함유량에서 계면상 조건이 우수할수록 변화율이 적었다. 이번 연구에서 접착제 402와 고무용액을 2번씩 도포한 경우가 가장 우수한 계면상 모델(C)이 되었다. 그리고 이러한 강화고무를 자동차의 Engine Mount Rubber, Bush 그리고 Stopper등의 적용을 검토하였다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.100-109
• /
• 1999

본 연구에서는 산란 초음파의 주파수 특성을 이용하여 단일 섬유 복합재료내 인터페이즈의 물리적 성질을 측정하는 방법을 제안하고, 그 가능성을 이론적으로 고찰하였다. 그 결과 주파수 영역에서 나타나는 산과 골의 위치 및 크기가 인터페이즈의 성질에 의해 상당한 영향을 받음을 보임으로써 이 방법의 타당성을 확인하였다. 산란 초음파의 주파수 거동은 산란체의 공명과 관련되어 있지만 공명 피크가 음향파의 경우만큼 두드러지지 않아 기존의 음향 공명산란이론을 바로 적용할 수 없었다. 산란초음파의 주파수특성으로부터 인터페이즈의 성질을 구하는 역문제의 해법으로서 신경회로망을 구성하였으며, 이를 사용하면 대부분의 경우 인터페이즈의 성질을 상당히 정확하게 추정할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.577-582
• /
• 2016

본 논문에서는 나노입자가 삽입된 고분자 복합재에서 형성되는 계면 상의 정량적인 열탄성 물성을 계산과학적 접근으로 제시하였다. 균질해법이 적용된 유한요소모델과, 미시역학법에 의한 3상 복합재의 열탄성 이론, 그리고 분자동역학 전산모사법이 본 연구에 모두 적용되었고, 이를 유기적으로 연계한 멀티스케일 모델을 수립하였다. 특히, 제시한 유한요소모델과 분자동역학 기반의 나노복합재 모델로부터 각각의 인장하중에 따른 계면의 변형에너지 밀도를 도출, 이를 직접 비교하는 과정이 본 멀티스케일 해석 과정에 포함되었다. 이로써 주어진 온도 조건에 따른 나노입자 주변의 계면 상에 대한 탄성계수와 그 두께를 물리적 엄밀해로써 정량 도출할 수 있다. 이렇게 얻은 고분자 나노복합재의 연속체모델은 다시 미시역학 모델과 연계함으로써, 최종적으로는 광범위한 온도 조건에 의한 재료의 열탄성 거동 및 유리전이거동이 계면 상의 두께와 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 분석, 평가하였다.