• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권8호
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• pp.1375-1387
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• 2004

A solution is given for the elastodynamic problem of a crack perpendicular to the graded interfacial zone in bonded materials under the action of anti plane shear impact. The interfacial zone is modeled as a nonhomogeneous interlayer with the power-law variations of its shear modulus and mass density between the two dissimilar, homogeneous half-planes. Laplace and Fourier integral transforms are employed to reduce the transient problem to the solution of a Cauchy-type singular integral equation in the Laplace transform domain. Via the numerical inversion of the Laplace transforms, the values of the dynamic stress intensity factors are obtained as a function of time. As a result, the influences of material and geometric parameters of the bonded media on the overshoot characteristics of the dynamic stress intensities are discussed. A comparison is also made with the corresponding elastostatic solutions, addressing the inertia effect on the dynamic load transfer to the crack tips for various combinations of the physical properties.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권7호
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• pp.823-830
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• 2001

The single fiber pull-out technique has been commonly used to characterize the mechanical behavior of fiber/matrix interface in fiber reinforced composite materials. In this study, an improved analysis considering the effect of thermal residual stresses in both radial and axial directions is developed for the single fiber pull-out test. It is found to have the pronounced effects on the stress transfer properties across the interface and the interfacial debonding behavior.

• Carbon letters
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• 제11권2호
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• pp.102-106
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• 2010

In this work, the effect of aminized multi-walled carbon nanotubes (NH-MWNTs) on the mechanical interfacial properties of epoxy nanocomposites was investigated by means of fracture toughness, critical stress intensity factor ($K_{IC}$), and impact strength testing, and their morphology was examined by scanning electron microscope (SEM). It was found that the incorporation of amine groups onto MWNTs was confirmed by the FT-IR and Raman spectra. The mechanical interfacial properties of the epoxy nanocomposites were remarkably improved with increasing the NH-MWNT content. It was probably attributed to the strong physical interaction between amine groups of NH-MWNTs and epoxide groups of epoxy resins. The SEM micrographs showed that NH-MWNTs were uniformly embed and bonded with epoxy resins, resulted in the prevention of the deformation and crack propagation in the NH-MWNTs/epoxy nanocomposites.

• 폴리머
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• 제27권2호
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• pp.91-97
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• 2003

각기 다른 온도에서 불소화 표면처리에 의한 실리카의 표면특성을 X-선 광전 분광법 그리고 접촉각을 통해 관찰하였으며, 복합재료의 기계적 계면물성과 열안정성에 미치는 영향은 인열 에너지와 분해 활성화 에너지를 통해 고찰하였다. 실리카 표면 자유 에너지의 London 비극성 요소와 불소작용기는 불소화 처리 온도에 따라 증가하였으며, 결과적으로 실리카/폴리우레탄 복합재료의 인열 에너지를 향상시켰다. 또한 복합재료의 열안정성은 불소화 함량에 따라 증가하였다. 이러한 결과는 실리카 표면에 도입된 불소작용기가 본 실험의 복합재료 시스템 내에서 실리카와 폴리우레탄 계면 사이의 분자간 상호작용을 향상시키는 주요한 인자로 작용한 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제15권6호
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• pp.16-23
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• 2002

본 연구에서는 양극산화 처리에 따른 고강도 PAN계 탄소섬유의 표면 특성 변화가 기계적 계면 물성에 미치는 영향을 조사하였다. 탄소섬유의 표면성질은 산.염기도, SEM, XPS, 그리고 접촉각 측정을 통하여 알아보았으며, 복합재료의 기계적 계면 특성은 ILSS와 $K_{IC}$를 통하여 고찰하였다. 탄소섬유 표면의 산도와 $O_{ls}/C_{IC}$가 증가하였는데, 이는 산소관능기의 발달에 기인하고, 양극산화된 탄소섬유의 표면자유에너지의 증가는 극성요소의 증가에 기인하는 것으로 사료된다. ILSS와 $K_{IC}$ 같은 기계적 계면 성질은 양극산화로 향상되어졌는데, 이러한 결과는 좋은 젖음성이 최종 복합재료의 섬유와 에폭시 수지 매트릭스 사이의 계면결합력을 증가시기는 중요한 역할을 하기 때문으로 사료된다.

• Elastomers and Composites
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• 제37권4호
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• pp.258-264
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• 2002

본 연구에서는 열처리에 의한 실리카의 표면특성과 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성에 대하여 고찰하였다. 열처리에 의한 실리카의 표면특성은 Fourier Transform-IR(FT-IR), Solid-state 29Si NMR spectroscopy, 그리고 접촉각을 통하여 알아보았으며 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성은 인열에너지 (GIIIC)를 측정하여 관찰하였다. 본 실험결과, 열처리 온도가 증가함에 따라 실리카의 Si-OH가 축합하여 Si-O-Si를 형성하고 표면자유에너지의 비극성 요소가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터, 증가된 실리카의 표면자유에너지의 비극성요소는 폴리우레탄 내에 실리카의 분산성을 향상시켜 결과적으로 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성인 인열에너지가 증가된 것으로 사료된다.

• 폴리머
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• 제37권1호
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• pp.61-65
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• 2013

본 실험에서는, 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면변화가 탄소섬유강화 복합재료의 기계적 계면특성을 통하여 살펴보았다. 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면특성은 FTIR, XPS, 그리고 SEM을 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlarminar shear strength; ILSS)와 임계세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$) 그리고 임계변형속도에너지(critical strain energy release rate; $G_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 양극산화에 의한 각각의 표면 처리된 탄소섬유는 표면특성의 변화를 가져오며, 복합재료의 ILSS, $K_{IC}$, 그리고 $G_{IC}$같은 기계적 계면특성은 탄소섬유의 양극산화를 통하여 향상되어진다. 전해질이 20% 황산/질산(3/1)일 때 다른 전해질보다 기계적 물성의 가장 큰 향상을 보였다. 이는 양극산화로 탄소섬유와 매트릭스 사이의 계면결합력의 향상때문이라 판단된다.

• 한국염색가공학회지
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• 제29권2호
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• pp.77-85
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• 2017

The interfacial adhesion between fiber and matrix affects the physical properties of fiber reinforced composites. In this study, 3-(Methacryloyloxy)propyltrimethoxy silane(MPS) coupling agent was used to increase the interfacial adhesion between polyketone fiber and epoxy resin. The change of surface chemical composition of polyketone fiber treated with MPS was analyzed using a FTIR-ATR. The interfacial bonding between fiber and resin increased with silane coupling agent largely. Consequently, interfacial shear strength(IFSS) was enhanced with increasing concentration of MPS coupling agent and thus, the physical properties of the composites such as flexural properties and dynamic mechanical properties were changed. Flexural strength and modulus increased when the MPS concentration was higher than 0.5wt%. The dynamic storage modulus of Polyketone/Epoxy composites treated with MPS was higher than that of the untreated one. When the MPS concentration of 3wt%, the highest storage modulus was obtained.

• Composites Research
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• 제31권5호
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• pp.282-287
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• 2018

본 연구는 광물화된 탄소나노튜브를 고분자 기지재료의 강화재로 사용할 때, 계면 결합력이 기존 탄소나노튜브 강화재에 비해 어떤 차이를 보이는지 분자동역학 시뮬레이션을 통해 탐구한다. 최근 탄소나노튜브에 질소를 도핑한 후 표면을 광물화 하는 실험 연구가 보고되고 있다. 하지만 복합재료의 강화제로 첨가되었을 때 보일 수 있는 물성 증가 현상에 대한 연구는 아직 부족하다. 광물질로는 실리카($SiO_2$)를 사용했고 고분자 기지재료로는 열 가소성 수지인 poly(methyl metacrylate) (PMMA)를 사용했다. 계면 결합력과 계면 전단 응력을 계산하기 위해 강화재를 기지재료로부터 빼내는 pull-out 시뮬레이션이 진행되었다. 계산 결과, 실리카 광물화된 탄소나노튜브가 고분자 기지재료와 향상된 계면 상호작용을 가지는 것으로 조사되었다. 본 연구진은 향후 광물화된 탄소나노튜브 강화재가 첨가된 나노 복합재료의 열 기계적 물성을 분석하여 다양한 분야에서의 활용 가능성을 제시할 계획이다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2004년도 춘계 학술발표회 제16권1호
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• pp.108-111
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• 2004

The polypropylene(PP) fiber is poised as a low cost alternative for reinforcement in structural applications in comparison with other high performance fibers, such as the polyvinyl-alcohol(PVA), polyethylene, carbon and aramid fiber. The mechanical properties of the composite are strongly determined by the interfacial behavior of fiber and cementitious matrix. The crack bridging mechanism contribute to composite toughness from activation of the fiber-matrix interface where energy is dissipated through debonding of the interface and fiber pullout. In this study, therefore, the pullout behavior of PP fibers is investigated. Experimental work includes the investigation of the interfacial properties, and the composite property. The quantification of interfacial properties, the frictional bond is achieved through single fiber pullout test. A study on the effect of inclination angle on fiber pullout behavior is also conducted.