• 수산해양기술연구
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• 제39권3호
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• pp.167-173
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• 2003

Many of researches regarding mechanical properties of composite materials are associated with humid environment and temperature. Especially the temperature is a very important factor influencing the design of thermoplastic composites. However, the effect of temperature on impact behavior of reinforced composites have not yet been fully explored. An approach which predicts critical fracture toughness G$_{IC}$ was performed by the impact test in this work. The main goal of this work is to study the effect of temperature and span of specimen supports on the results of Charpy impact test for GF/PE composite. The critical fracture energy and failure mechanism of GF/PE composites were investigated in the temperature range of $60^{\circ}C;to;-50^{\circ}C$ by the Charpy impact test. The critical fracture energy showed the maximum at the ambient temperature, and it tended to decrease as the temperature increased or decreased from the ambient temperature. The major failure mechanisms are the fiber matrix debonding, the fiber pull-out and/or delamination and the matrix deformation.n.

• 공업화학
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• 제7권3호
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• pp.424-432
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• 1996

열가소성 고분자 복합재료 개발을 위하여 매트릭스수지로는 폴리프로필렌(PPF) 섬유를 사용하고 유기계 강화섬유로 비닐론(VF), 아라미드(KF) 및 나일론(PAF) 섬유 등을 사용하여 복합매트를 얻은다음 압축 성형하여 고분자 복합재료를 제조하였다. 제조한 고분자 복합재료의 충격 특성 및 형태학적 특성 등을 측정하였다. 아이조드충격강도는 VF/PP가 크며, 고속충격특성은 KF/PP계가 약간 크게 나타났다. Ductility Index(Dl)는 VF/PP>KF/PP>PAF/PP 순으로 나타났으며 VF/PP의 최대 DI값은 섬유중량분율이 20%일 때 2.43이었다. 유기섬유 충전률은 20~30%가 최적값이었으며 SEM 관찰로 섬유분산상태 및 배향성은 양호함을 확인하였다. 결론적으로 VF/PP 복합재료가 KF/PP 및 PAF/PP 복합재료에 비해 계면접착력이 가장 우수하였다.

• Composites Research
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• 제26권3호
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• pp.189-194
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• 2013

본 연구에서는 단방향, 직교방향, 임의의 방향 총 세 방향성을 가진 아마섬유에 첨가형 난연제로 널리 쓰이는 나노클레이를 분사한 뒤, 이 섬유를 복합재료의 제조에 사용하였다. 나노클레이는 분산성이 다른 세가지 분사방법을 사용하였으며, 제조에 사용한 기지재는 열가소성 수지인 폴리프로필렌과 열경화성 수지인 에폭시이다. 다구찌 실험계획법을 이용해서 실험을 단순화 하였으며, 실험결과 인장강도, 탄성계수, 총 충격흡수에너지, 열 방출율에 대한 최적의 복합재료 제조 조건을 얻을 수 있었다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.175-180
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• 2017

탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 $270^{\circ}C$와 5분임을 확인했다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권3호
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• pp.204-210
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• 2011

본 연구에서는 황마/폴리프로필렌 강화 섬유 복합재료를 사출성형 방법으로 제조하였으며, 섬유와 열가소성 기지재의 친화력과 접착력을 향상시키기 위해 말레산 무수물(Maleic anhydride, MA)을 결합제로 사용하였다. 천연 섬유인 황마의 표면처리 관찰을 위해서 주사전자현미경(SEM)과 적외선분광기(FTIR)를 사용하였고, 인장 및 굽힘 특성을 확인하기 위하여 기계적 특성 시험을 수행하였으며, 수분흡수율도 측정하여 비교하였다. 인장 및 굽힘 시험 결과 황마 복합재료(JFRP)는 기지재로 사용된 폴리프로필렌(PP)보다 높은 강도와 탄성계수를 나타내었고, 황마 복합재료의 강도 및 탄성계수는 결합제의 비율을 1~3%까지 증가시킴에 따라 높은 결과를 보였다. 이는 결합제의 비율을 증가시킬수록 섬유와 기지재 사이의 계면접착력을 향상시킬 수 있음을 의미한다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.181-187
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• 2017

나노 및 마이크로 크기의 철(Fe), 마그네타이트($Fe_3O_4$) 및 니켈(Ni) 입자가 분산된 열가소성 폴리우레탄(TPU) 접착필름에서 각 금속의 크기 및 형상 그리고 피착재의 종류에 따른 접착필름의 유도가열 거동을 연구하였다. 연구결과 동일한 첨가량 및 유사한 입자 크기에서 철과 니켈이 분산된 열가소성 TPU 접착필름에 비해 마그네타이트가 분산된 TPU 접착필름의 발열이 높게 나타났다. 철과 니켈의 입자 크기가 자기장의 표면 침투 깊이(Penetration skin depth) 보다 클 경우 와전류에 의한 발열로 인해 입자 크기가 커질수록 초기 승온속도와 최고 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 서로 다른 형태를 갖는 니켈 입자를 사용한 유도가열 실험 결과 편상(flake)의 입자가 TPU 접착필름에 분산되었을 때 자기이력(Magnetic hysteresis)에 의한 열 발생으로 가장 높은 발열이 나타남을 알 수 있었다. 또한 금속 입자가 분산된 TPU 접착필름이 서로 다른 피착재에 적용되었을 때 발열현상이 상이하게 나타났으며 피착재의 열전도도에 따른 결과를 확인하였다.

• Composites Research
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• 제31권3호
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• pp.83-87
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• 2018

An object in the Low Earth Orbit (LEO) is affected by many environmental conditions unlike earth's surface such as, Atomic oxygen (AO), Ultraviolet Radiation (UV), thermal cycling, High Vacuum and Micrometeoroids and Orbital Debris (MMOD) impacts. The effect of all these parameters have to be carefully considered when designing a space structure, as it could be very critical for a space mission. Polybenzimidazole (PBI) is a high performance thermoplastic polymer that could be a suitable material for space missions because of its excellent resistance to these environmental factors. A thin coating of PBI polymer on the carbon epoxy composite laminate (referred as CFRP) was found to improve the energy absorption capability of the laminate in event of a hypervelocity impact. However, the overall efficiency of the shield also depends on other factors like placement and orientation of the laminates, standoff distances and the number of shielding layers. This paper studies the effectiveness of using a PBI coating on the front bumper in a multi-shock shield design for enhanced hypervelocity impact resistance. A thin PBI coating of 43 micron was observed to improve the shielding efficiency of the CFRP laminate by 22.06% when exposed to LEO environment conditions in a simulation chamber. To study the effectiveness of PBI coating in a hypervelocity impact situation, experiments were conducted on the CFRP and the PBI coated CFRP laminates with projectile velocities between 2.2 to 3.2 km/s. It was observed that the mass loss of the CFRP laminates decreased 7% when coated by a thin layer of PBI. However, the study of mass loss and damage area on a witness plate showed CFRP case to have better shielding efficiency than PBI coated CFRP laminate case. Therefore, it is recommended that PBI coating on the front bumper is not so effective in improving the overall hypervelocity impact resistance of the space structure.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.249-253
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• 2015

본 연구는 탄소섬유 펼침 기술을 이용한 적층 복합재료의 특성을 평가하였다. 섬유 펼침 기술이 적용되어 기존 12 K 탄소섬유 토우의 폭이 7 mm에서 20 mm로 늘어나면서 두께가 더 얇아졌다. 폴리프로필렌 필름을 spread tow에 함침시켜 프리프레그를 만들고 이를 적층 후 열압축 성형을 통해 시편을 제조하였으며 이들의 기공함유량 및 인장, 굴곡 시험을 통해 물리적, 기계적 물성을 평가하였다. 그 결과, 탄소섬유 펼침 기술이 적용된 적층 복합재료의 기공함유량이 기존의 섬유 토우를 사용한 것보다 작게 나타났고, 섬유함유량이 낮았음에도 불구하고 기계적 물성이 향상됨을 알 수 있었다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.126-131
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• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.275-280
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• 2023

고분자 기반 복합재료는 가볍고 우수한 물성을 가지고 있기 때문에, 단일 소재가 갖기 어려운 물성을 충족하기 위한 방법으로서 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 크기가 1-100 nm를 갖는 입자를 고분자 기지에 분산시켜 제작하는 고분자 나노 복합재료에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그리고, 나노입자 강화 복합재의 기지 재료로 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구를 통해 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB)으로 층간 물질을 개질한 유기 나노 점토가 포함된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 기반 나노 복합체를 제조하였다. 다양한 나노 점토 중에서, 질석 (vermiculite, VMT)은 저가이며 풍부한 매장량과 고유의 물성으로 인해 고분자 재료의 기계적 및 열적 특성을 증가시키는 연구들이 수행되고 있다. 하지만, VMT의 강한 층간 결합으로 인해 고분자 기지 내에서 박리 및 분산 성능이 낮아 그 활용이 제한되었다. 본 연구에서는 나노 점토의 함유량에 따른 기계적 물성을 인장 시험으로 확인하였고, 나노 점토 입자가 PET 기재 내에 분산되는 정도를 TEM 단면 사진으로 평가하고, 그리고 질소 가스 차단 특성을 측정하였다.