This paper investigates wave propagation in functionally graded carbon nano-reinforced composite (FG-CNTRC) plates under the influence of temperature based on Reddy' plate model. The material properties of Carbon Nanotubes (CNTs) are size-dependent, and the volume fraction of CNTs varies only along the thickness direction of the plate for different CNTs reinforcement modes. In addition, the material properties of CNTs can vary for different temperature parameters. By solving the eigenvalue problem, analytical dispersion relations can be derived for CNTRC plates. The partial differential equations for the system are derived from Lagrange's principle and higher order shear deformation theory is used to obtain the wave equations for the CNTRC plate. Numerical analyses show that the wave propagation properties in the CNTRC plate are related to the volume fraction parameters of the CNTRC plate and the distribution pattern of the CNTs in the polymer matrix. The effects of different volume fractions of CNTs and the distribution pattern of carbon nanotubes along the cross section (UD-O-X plate) are discussed in detail.
Hadi, Amin;Nejad, Mohammad Zamani;Rastgoo, Abbas;Hosseini, Mohammad
Steel and Composite Structures
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v.26
no.6
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pp.663-672
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2018
This paper contains a consistent couple-stress theory to capture size effects in Euler-Bernoulli nano-beams made of three-directional functionally graded materials (TDFGMs). These models can degenerate into the classical models if the material length scale parameter is taken to be zero. In this theory, the couple-stress tensor is skew-symmetric and energy conjugate to the skew-symmetric part of the rotation gradients as the curvature tensor. The material properties except Poisson's ratio are assumed to be graded in all three axial, thickness and width directions, which it can vary according to an arbitrary function. The governing equations are obtained using the concept of minimum potential energy. Generalized differential quadrature method (GDQM) is used to solve the governing equations for various boundary conditions to obtain the natural frequencies of TDFG nano-beam. At the end, some numerical results are performed to investigate some effective parameter on buckling load. In this theory the couple-stress tensor is skew-symmetric and energy conjugate to the skew-symmetric part of the rotation gradients as the curvature tensor.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.12
no.4
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pp.160-163
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2011
Polymer nanocomposite has been attracting more attention as a new insulation material because homogeneous dispersion of nano-sized inorganic fillers can improve various properties significantly. In this paper, various kinds of epoxy-based nanocomposites were made, and the AC breakdown strengths of Nano filler and micro-$SiO_2$ filler mixtures of epoxy-based composites were analyzed using sphere-to-sphere electrodes. Moreover, nano- and microfiller combinations were investigated as an approach to practical application of nanocomposite insulation materials. Its composition ratio was 100 (resin):82 (hardener):1.5 (accelerator). AC breakdown tests were performed at room temperature ($25^{\circ}C$), $80^{\circ}C$, and $100^{\circ}C$ in the vicinity of $T_g$ ($90^{\circ}C$). Thermal conductivity was measured using TC-30.
Doan, An Tran;Thi, Xuan Dieu Nguyen;Nguyen, Phi Hung;Thi, Viet Nga Nguyen;Kim, Sung Jin;Vo, Vien
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.35
no.6
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pp.1794-1798
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2014
Graphitic g-$C_3N_4-WO_3$ composite was synthesized simply by decomposing melamine in the presence of $WO_3$ at $500^{\circ}C$. The obtained material was characterized by XRD, SEM, IR and XPS. The results showed that the as-prepared composite exhibits orthorhombic $WO_3$ phase coated by g-$C_3N_4$ and the g-$C_3N_4$ decomposed completely with N-doped $WO_3$ remaining at elevated calcination temperatures. The photocatalytic activity of the composite was evaluated by the photodegradation of methylene blue under visible light. An enhancement in photocatalytic activity for the graphitic g-$C_3N_4-WO_3$ composite compared to the conventional nitrogen-doped $WO_3$ was observed, which can be attributed to the presence of g-$C_3N_4$ in the material.
Gang Yao;Hong-Yu Chen;Lai-Ma Luo;Xiang Zan;Yu-Cheng Wu
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.6
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pp.2141-2152
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2024
Tungsten is the most promising plasma facing material for fusion reactors. Rolled W-Y2(Zr)O3 bulk material has been successfully produced in this study for future fusion engineering applications. The introduction of Zr is conducive to the refinement of the second phase particles. Nano-sized Y-Zr-O particles are observed in the powder and bulk samples. Related results show that the Y-Zr-O particle dispersion distribution improves the heat load resistance of W-Y2(Zr)O3 composite material. For four-point bend experiments in the same sampling direction, the DBTT of W-Y2(Zr)O3 composite materials is lower compared to the pure tungsten. For the same material, the DBTT of the material was selected for testing along the RD direction is lower compared to the material was selected for testing along the TD direction. Findings of this study provide suggestions for the subsequent industrial preparation of nanoscale particle-doped tungsten materials.
Gas diffusion layers (GDLs) of carbon composite type in polymer electrolyte fuel cells were prepared by simple and cheap manufacturing process. To obtain the carbon composite GDLs, carbon black with polymer binder was mixed in solvent, rolled to make sheet, and finally heat-treated at $340^{\circ}C$. The performance of fuel cell using composite GDLs was changed by PTFE content. The physical properties of composite GDLs for pore, conductivity and air permeability were analyzed to compare with the variation of fuel cell performance. The conductivity of composite GDLs was very similar to carbon paper as commercial GDL but pore properties and air flux were considerably different. The porosity, PTFE content and conductivity for composite GDLs did not have an influence on the cell performance much. The increase of pore diameter and air flux led to enhance cell performance.
In order to enhance ultra battery performances, the electrochemical characteristics of nano Pb/AC anode composite was investigated. Through nano Pb adsorption onto activated carbon, nano Pb/AC was synthesized and it was washed under vacuum process. The prepared anode materials was analysed by SEM, BET and EDS. The specific surface area and average pore size of nano Pb/AC composite were $1740m^2/g$ and 1.95 nm, respectively. The negative electrode of ultra battery was prepared by nano Pb/AC dip coating on lead plate. The electrochemical performances of ultra battery were studied using $PbO_2$ (the positive electrode) and prepared nano Pb/AC composite (the negative electrode) pair. Also the electrochemical behaviors of ultra battery were investigated by charge/discharge, cyclic voltammetry, impedance and rate capability tests in 5 M $H_2SO_4$ electrolyte. The initial capacity and cycling performance of the present nano Pb/AC ultra battery were improved with respect to the lead battery and the AC-coated lead battery. These experimental results indicate that the proper addition of nano Pb/AC into the negative electrode can improve the discharge capacity and the long term cycle stability and remarkably suppress the hydrogen evolution reaction on the negative electrode.
Park, Yunjae;Choi, Hyonkwang;Im, Kihong;Kim, Seonpil;Jeon, Minhyon
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.386.1-386.1
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2014
The ionic polymer-metal composite (IPMC), a type of electro-active polymer material, has received enormous interest in various fields such as robotics, medical sensors, artificial muscles because it has many advantages of flexibility, light weight, high displacement, and low voltage activation, compare to traditional mechanical actuators. Mostly noble metal materials such as gold or platinum were used to form the electrode of an IPMC by using electroless plating process. Furthermore, carbon-based materials, which are carbon nanotube (CNT) and reduced graphene-CNT composite, were used to alter the electrode of IPMC. To form the electrode of IPMC, we employ the synthesized graphene on copper foil by chemical vapor deposition method and use the transfer process by using a support of PET/silicone film. The properties of graphene were evaluated by Raman spectroscopy, UV/Vis spectroscopy, and 4-point probe. The structure and surface of IPMC were analyzed via field emission scanning electron microscope. The fabricated IPMC performance such as displacement and operating frequency was measured in underwater.
Kim, Hong Gun;Shin, Hee Jae;Kim, Gwang-Cheol;Park, Hyung Joon;Moon, Ho Joon;Kwac, Lee Ku
Carbon letters
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v.15
no.4
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pp.268-276
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2014
Recently, methods that usea carbon-based filler, a conductive nanomaterial, have been investigated to develop composite fillers containing dielectric materials. In this study, we added geometric changes to a carbon fiber, a typical carbon-based filler material, by differentiating the orientation angle and the number of plies of the fiber. We also studied the electrical and electromagnetic shield characteristics. Based on the orientation angle of $0^{\circ}$, the orientation angle of the carbon fiber was changed between 0, 15, 30, 45, and $90^{\circ}$, and 2, 4, and 6 plies were stacked for each orientation angle. The maximum effect was found when the orientation angle was $90^{\circ}$, which was perpendicular to the electromagnetic wave flow, as compared to $0^{\circ}$, in which case the electrical resistance was small. Therefore, it is verified that the orientation angle has more of an effect on the electromagnetic interference shield performance than the number of plies.
Seung-Jun Yeo;Hae-Reum Shin;Woo-Seung Noh;Man-Tae Kim
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_3
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pp.1297-1303
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2023
Research on enhancing the mechanical strength, lightweight properties, electrical conductivity, and thermal conductivity of composite materials by incorporating nano-materials is actively underway. Thermoplastic resins can change their form under heat, making them highly processable and recyclable. In this study, Polyamide-Nylon 6 (PA6), a thermoplastic resin, was utilized, and as reinforcing agents, fused carbon nano-materials (FCN) formed by structurally combining Carbon Nanotube(CNT) and Graphene were employed. Nano-materials often face challenges related to cohesion and dispersion. To address this issue, Silane functional groups were introduced to enhance the dispersion of FCN in PA6. The manufacturing conditions for the composite materials involved determining the use of a dispersant and varying FCN content at 0.05 wt%, 0.1 wt%, and 0.2 wt%. Tensile strength measurements were conducted, and FE-SEM analysis was performed on fracture surfaces. As a result of the tensile strength test, it was confirmed that compared to pure PA6, the strength of the polymer composite with a content of 0.05 wt% was improved by about 60%, for 0.1 wt%, about 65%, and for 0.2 wt%, the strength was improved by 50%. Also, when compared according to the content of FCN, the best strength value was shown when 0.1 wt% was added. The elastic modulus also showed an improvement of about 15% in the case of surface treatment compared to the case without surface treatment, and an improvement of about 70% compared to pure PA6. Through FE-SEM, it was confirmed that the matrix material and silane-modified nanomaterial improved the dispersibility and bonding strength of the interface, helping to support the load evenly and enabling effective stress transfer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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