• Steel and Composite Structures
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• 제31권5호
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• pp.517-527
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• 2019

To move forward in large steps rather than in small increments, the community would benefit from a systematic and comprehensive database of multi-scale composites and measured properties, driven by comprehensive studies with a full range of types of fiber-reinforced polymers. The multi-scale hierarchy is a promising chemical approach that provides superior performance in synergistically integrated microstructured fibers and nanostructured materials in composite applications. Achieving high-efficiency thermal conductivity and mechanical properties with a simple surface treatment on single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) is important for multi-scale composites. The main purpose of the project is to introduce ozone-treated SWCNTs between an epoxy matrix and basalt fibers to improve mechanical properties and thermal conductivity by enhancing dispersion and interfacial adhesion. The obvious advantage of this approach is that it is much more effective than the conventional approach at improving the thermal conductivity and mechanical properties of materials under an equivalent load, and shows particularly significant improvement for high loads. Such an effort could accelerate the conversion of multi-scale composites into high performance materials and provide more rational guidance and fundamental understanding towards realizing the theoretical limits of thermal and mechanical properties.

• 접착 및 계면
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• 제13권1호
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• pp.45-50
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• 2012

폴리케톤(polyketone, PK) 섬유는 고무의 강화재로 사용하기 위해서 최근 개발되고 있는 소재이다. 섬유의 고무와의 접착성을 향상시키기 위하여 플라즈마로 표면을 개질하였다. 산소 플라즈마 처리에 의한 섬유표면의 물리적 형태변화를 관찰하기 위하여 주사전자현미경과 원자현미경을 이용하여 관찰하였다. 섬유표면의 화학적 조성변화를 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 알아보았다. 최종적으로 이러한 변화가 PK 섬유와 고무와의 계면접착력에 어떠한 영향을 미치는지를 microdroplet debonding 시험을 통해 분석하였다. 플라즈마 처리에 의하여 섬유표면에 산소함유기들이 증가하는 결과를 보였으며, 처리시간과 처리전력이 증가함에 따라 에칭에 의한 표면조도(RMS roughness)가 증가하였다. 그러나 장시간의 플라즈마 처리조건에서는 표면에 degradation이 발생하여 오히려 표면조도가 감소하는 결과를 보였다. PK 섬유와 고무와의 계면전단강도는 처리시간 60 s의 80 W, 처리전력 60 W의 180 s에서 처리한 경우에 최대 계면전단강도를 나타내었다. 그러나 그 이상으로 증가하면 degradation이 발생하면서 계면전단강도가 감소하였다.

• 폴리머
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• 제24권4호
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• pp.499-504
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• 2000

고강도 PAN계 탄소섬유를 양극산화하여 섬유의 표면 관능기와 표면 자유에너지, 그리고 최종 복합재료의 기계적 특성 향상에 미치는 영향을 고찰하였다. FT-IR과 XPS 측정 결과, 양극산화에 의해 형성된 섬유 표면의 산소 관능기는 섬유의 표면 에너지와 복합재료의 층간 전단강도 (ILSS)에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 그리고 젖음액의 wicking rate에 근거한 접촉각 측정에서 탄소섬유의 양극산화는 표면 자유에너지의 극성 요소를 크게 증가시키며, 이것은 표면 에너지 관점에서 살펴볼 때 좋은 젖음성이 최종 복합재료의 섬유와 에폭시 수지 매트릭스사이의 계면결합력 향상에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 섬유 표면의 $O_{1s}$ $C_{11}$ ratio 또는 극성 요소와 복합재료의 ILSS사이에서 직선적인 상관관계를 나타낼 수 있었다.다.

• Composites Research
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• 제25권3호
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• pp.76-81
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• 2012

대기압 플라즈마 처리를 통해 탄소나노튜브(CNT) 표면은 개질 되며 개질된 입자의 표면과 탄소섬유 강화 CNT 페놀 복합재료간에 계면접착력에 변화를 확인하였다. CNT 표면에 플라즈마 처리에 따라 표면 변화가 발생되고 표면 개질의 결과를 확인하기 위해 FT-IR을 사용하였다. 또한, 정적 접촉각 실험법을 통해 플라즈마 처리에 따른 CNT의 젖음성을 비교 평가하였다. 순수 CNT 입자의 접촉각은 $118^{\circ}$ 였으나, 플라즈마 처리를 할 경우 $60^{\circ}$도로 표면 개질을 통해 젖음성이 향상됨을 확인하였다. 탄소섬유와 CNT-페놀복합재료 간 계면접착력은 플라즈마 처리에 따라 겉보기 강성도가 증가되는 결과를 확인하였으며, 음향방출 실험법과 전기저항 측정법을 병행한 이중기지평가법을 통해 계면전단강도 (IFSS)를 계산하여 계면접착력 향상을 확인하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제21권6호
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• pp.571-582
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• 2020

Aiming at the mechanical and structural characteristics of the contact zone composite rock, the uniaxial compression tests and numerical studies were carried out. The interaction forms and formation mechanisms at the contact interfaces of different materials were analyzed to reveal the effect of interaction on the mechanical behavior of composite samples. The research demonstrated that there are three types of interactions between the two materials at the contact interface: constraint parallel to the interface, squeezing perpendicular to the interface, and shear stress on the interface. The interaction is mainly affected by the differences in Poisson's ratio and elastic modulus of the two materials, stronger interface adhesion, and larger interface inclination. The interaction weakens the strength and stiffness of the composite sample, and the magnitude of weakening is positively correlated with the degree of difference in the mechanical properties of the materials. The tensile-shear stress derived from the interaction results in the axial tensile fracture perpendicular to the interface and the interfacial shear facture. Tensile cracks in stronger material will propagation into the weaker material through the bonded interface. The larger inclination angle of the interface enhances the effect of composite tensile/shear failure on the overall sample.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.55-61
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• 1999

Poly(arylene ether phosphine oxide)(PEPO)로 코팅된 탄소섬유의 계면접착력을 microdroplet 시험으로 측정하였으며, 이 결과를 poly(arylene ether sulfone) (PES), Udel$^{\circledR}$ P-1700 and Ultem$^{\circledR}$ 1000으로 코팅된 탄소섬유의 결과와 비교하였다. 또한 코팅에 사용된 고분자와 탄소섬유와의 계면접착력을 탄소섬유와 고분자의 접착 메카니즘을 규명하기 위하여 측정하였다. PEPO로 코팅된 탄소섬유가 가장 높은 계면접착력을 보였으며, Udel, PES 그리고 Ultem 고분자 코팅 순으로 감소하였다. 고분자와 탄소섬유의 계면접착력 또한 비슷한 경향을 보였다. SEM 분석결과 PEPO로 코팅된 탄소섬유에서는 비닐에스터 수지 내에서 파괴가 일어난 것으로 보여지나, 다른 고분자로 코팅된 탄소섬유에서는 계면 또는 계면에서 가까운 곳에서 파괴가 일어난 것으로 판단된다. PEPO 코팅에 의한 계면접착력 향상은 PEPO내에 존재하는 P=O 때문으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제7권1호
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• pp.194-202
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• 1996

기존의 ethylene-vinyl acetate 핫멜트 접착제는 시간에 따른 크리프 특성과 내열성 등의 한계로 사용에 제한이 있으므로 물성의 향상을 위해 폴리아미드계 수지를 이용한 새로운 핫멜트 접착제 개발에 관하여 연구하였다. 폴리아미드 단일중합체의 경우 융점과 용융점도가 매우 높기 때문에 대신 나일론6, 나일론66, 나일론12로 이루어진 삼원공중합체 혹은 블렌딩 수지를 사용하므로써 분자쇄의 규칙성 파괴로 인해 용융점도와 용융점을 강하시킬 수 있었다. 이로써 선택된 수지가 핫멜트 접착제의 베이스 수지로 적절함을 알 수 있었다. 또한 베이스 수지에 테르펜 수지, butyl benzyl phthalate, 파라핀왁스 등을 첨가하여 접착제를 구성함에 따라 유변학적 거동도 쉽게 조절될 수 있었다. 용융점도와 접착제 자체의 인장물성 결과에 따르면 사용된 CM831과 843형 폴리아미드 수지를 약 75/25~50/50의 무게비로 블렌딩함이 최적의 접착력을 나타내리라 평가되었다. 또한 steel간의 접착력 평가 결과 steel 표면의 거칠음 정도가 접착력에 직접 영향을 미치는 결과를 얻었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권2호
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• pp.154-163
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• 2013

Adhesive bonding and plastic welding have been widely used to join two plastic materials together. The goal of this paper is to determine a proper joining technology of a pair of flat panel (FP) photobioreactor (PBR) case. The material of the FP PBR case is polycarbonate (PC) plate. Two types of adhesion, including acryl adhesive and two-part epoxy adhesive, as well as two types of plastic welding technology, including ultrasonic welding and thermal welding, are employed for joining of PC plates. In order to influence of the adhesion and welding conditions on the joining characteristics of the PC plates in operational conditions of the FP PBR case, the morphology in the vicinity of the joined region as well as the water and pressure resistance characteristic are investigated. In addition, the variation of the bonding strength of the joined region and deformation behaviors in the vicinity of the joined region according to the adhesion and welding conditions is examined via the lap-shear test. From the results of basic experiments, proper joining technologies are chosen. Using the chosen joining technologies, the FP PBR case are fabricated to perform full-scale durability experiment. The results of the full-scale durability experiment have been shown that the chosen joining technologies can be applicable to fabricate the FP PBR case.

• Macromolecular Research
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• 제9권1호
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• pp.20-29
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• 2001

Interfacial adhesion and nondestructive behavior of electrodeposited (ED) carbon fiber rein-forced composites were evaluated using electro-micromechanical techniques and acoustic emission (AE). The interfacial shear strength (IFSS) of the ED carbon fiber/epoxy composites was higher than that of the untreated fiber. This might be expected because of the possibility of chemical or hydrogen bonding in an electrically adsorbed polymeric interlayer. The logarithmic electrical resistivity of the untreated single-carbon fiber composite increased suddenly to infinity when fiber fracture occurred, whereas that of the ED composite increased relatively gradually to infinity. This behavior may arise from the retarded fracture time due to enhanced IFSS. In single- and ten-carbon fiber composites, the number of AE signals coming from interlayer failure of the ED carbon fiber composite was much larger than that of the untreated composite. As the number of the each first fiber fractures increased in the ten-carbon fiber composite, the electrical resistivity increased stepwise, and the slope of the logarithmic electrical resistance increased.

• Composites Research
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• 제33권6호
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• pp.371-376
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• 2020

접착강도는 표면처리 기술을 통해 향상시킬 수 있다. 가장 일반적인 방법은 기계적인 결합력을 향상시킬 수 있는 접착 표면의 변화이다. 본 연구는 접착면의 레이저 표면 처리가 기계적 결합력에 미치는 영향과 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)의 접착 결합에 대해 설명한다. 1064 nm의 레이저를 활용하여 표면 조도를 패턴화했다. 레이저 샷의 수, 패턴의 방향, 길이가 CFRP/CFRP 단일 조인트의 접착력에 미치는 영향을 인장 시험을 통해 조사했다. ASTM D5868에 따른 시험을 수행하였으며, 파단 후 손상된 표면을 분석하여 결합 메커니즘을 결정했다. 접착 강도의 증가를 위해서는 CFRP 표면에 최적화된 레이저 샷의 수와 조도 깊이가 구성되어야 한다. 인장방향에서의 전단응력을 고려할 때, 접착층의 파단 경로를 길어지게 하는 45°의 방향의 조도가 접착강도의 증가를 야기했다. 그러나 레이저에 의한 조도의 길이는 접착 강도에 크게 영향을 주지 못했다. 레이저를 이용한 접착면의 표면처리는 기계적 결합 메커니즘을 확보하고 CFRP 접착 조인트의 접착 강도를 향상시키는 적합한 방법이라는 결론을 도출할 수 있다. 레이저 처리를 이용한 이점을 완전히 이용하기 위해서는 최적화된 레이저 공정 변수에 대한 연구가 반드시 필요하다.