• 한국도로학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.11-18
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• 2015

PURPOSES : The purpose of this study is to develop a deicing pavement system using carbon fiber or graphite with high electrical conductivity and thermal conductivity. METHODS: Based on literature reviews, in general, conventional concrete does not exhibit electrical and thermal conductivity. In order to achieve a new physical property, experiments were conducted by adding graphite and carbon fiber to a mortar specimen. RESULTS: The result of the laboratory experiment indicates that the addition of graphite can significantly reduce the compressive strength and improve the thermal conductivity of concrete. In the case of carbon fiber, however, the compressive strength of the concrete is slightly increased, whereas, the thermal conductivity is slightly decreased against the plain mortar irrespective of the length of the carbon fiber. In addition, a mixture of the graphite and carbon fiber can greatly improve the degree of heating test. CONCLUSIONS : Various properties of cement mortar change with the use of carbon fiber or graphite. To enhance the conductivity of concrete for deicing during winter, both carbon fiber and graphite are required to be used simultaneously.

• Composites Research
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• 제19권2호
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• pp.7-12
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• 2006

본 연구에서는 탄소섬유의 첨가가 흑연 보강 전도성 고분자 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 압축성형법을 이용하여 흑연입자/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료를 제조하였으며 흑연입자의 고비율 충진은 복합재료 내에서 입자 사이의 직접 접촉을 통해 높은 전기 전도도(>100S/cm)를 얻는 것을 가능하게 하였다. 하지만 흑연입자의 비율이 높아짐에 따라 소재의 강도가 점차 떨어지게 되므로 이를 보완하기 위해 탄소섬유를 첨가하여 그에 따른 소재의 전기적, 기계적 특성 변화를 연구하였다. 탄소섬유의 충진 비율이 증가함에 따라 소재의 굽힘 강도는 증가하였으나 탄소섬유의 클러스터 형성으로 인해 탄소섬유 사이에 비전도성 영역이 발생하여 복합재료의 전기 전도도는 감소함을 확인하였다. 탄소섬유의 충진 비율이 전체 시스템의 20wt.%인 경우에는 굽힘 강도는 12% 증가한 반면 전기 전도도가 27% 감소하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.131-138
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• 2014

Highly conductive bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) was prepared using phenol novolac-type epoxy/graphite powder (GP)/carbon fiber filament (CFF) composite, and a rubber-modified epoxy resin was introduced in order to give elasticity to the bipolar plate graphite fiber (GF) was incorporated in order to improve electrical conductivity. To find out the cure condition of the mixture of novolac-type and rubber-modified epoxies, differential scanning calorimetry (DSC) was carried out and their data were introduced to Kissinger equation. And tensile and flexural tests were carried out using universal testing machine (UTM) and the surface morphology of the fractured specimen and the interfacial bonding between epoxy matrix and CFF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

• Composites Research
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• 제20권6호
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• pp.1-7
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• 2007

본 연구에서는 팽창흑연/탄소섬유 혼합 보강 전도성 고분자 복합재료를 2단계 성형 공법으로 제조하였으며, 탄소섬유의 첨가가 전도성 고분자 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 전도성 충진재들은 고분자 수지와 기계적으로 혼합되었으며 이를 통하여 복합재료가 전기적 특성을 가지도록 하였다. 팽창흑연은 입자 간 접촉 면적이 넓기 때문에 복합재료 내 전도성 네트워킹의 형성에 매우 유리하지만, 팽창흑연과 고분자 수지만을 사용하여 상기 공정으로 복합재료를 제조할 경우 우수한 기계적 강도를 얻기가 어렵다. 따라서 이를 보완하기 위하여 탄소섬유를 복합재료에 첨가하였으며 전기적 기계적 물성을 바탕으로 탄소섬유의 혼합 비율을 최적화하였다. 굽힘 강도는 탄소섬유의 충친 비율이 증가할수록 섬유에 의한 강화 효과에 의하여 증가 하지만, 32wt.% 이상에서는 오히려 감소하였다. 이는 여분의 탄소섬유들이 공극을 발생시켜 응력집중이 발생하기 때문으로 판단된다. 전기 전도도는 탄소섬유의 비율이 증가할수록 전도성 공백이 발생하고 팽창흑연의 전도성 네트워킹이 저해되기 때문에 계속 감소한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.49-56
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• 2020

Epoxy/carbon composite was used to prepare a bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Phenol novolac-type epoxy and diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)-type epoxy mixture was used as a matrix and graphite powder, carbon fiber (CF) and graphite fiber (GF) were used as carbon materials. In order to improve the mechanical properties of the bipolar plate, surface-modified CF was incorporated into the epoxy/carbon composite. To determine the cure temperature of the epoxy mixture, differential scanning calorimetry (DSC) analysis was performed and the data were introduced to Kissinger equation in order to get reaction activation energy and pre-exponential factor. Tensile and flexural strength was obtained by using universal testing machine (UTM). The surface morphology of the fractured specimen and the interfacial morphology between epoxy matrix and CF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권5호
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• pp.617-623
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• 2015

$ZrO_2$-based composites reinforced with 6.5 vol.% of carbon foam, carbon fiber, and graphite were fabricated using spark plasma sintering, and characterized using scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. Their thermal properties were also investigated. The microstructures of the reinforced composites showed that carbon fiber fully reacted with $ZrO_2$, whereas carbon foam and graphite did not. The carbothermal reaction of carbon fiber had a negative effect on the thermal properties of the reinforced $ZrO_2$ composites because of the formation of zirconium oxycarbide. Meanwhile, the addition of carbon foam had a positive effect, increasing the thermal conductivity from 2.86 to $3.38Wm^{-1}K^{-1}$ at $1,100^{\circ}C$. These findings suggest that the homogenous distribution and chemical stability of reinforcement material affect the thermal properties of $ZrO_2$-based composites.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.92.1-92.1
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• 2011

고분자 전해질 연료전지 (PEMFC)의 핵심 부품 중의 하나인 Bipolar Plate (분리판)을 제조하기 위해서 고분자/그라파이트 복합재료를 사용하였다. 고분자 매트릭스로는 경화시 뛰어난 화학적, 기계적 특성을 갖는 에폭시를 채택하였고, 전기 전도성을 부여하기 위해 그라파이트를 도입하였으며, 에폭시 수지의 내충격성을 향상시키기 위해서 Carbon Fiber를 채택하였다. 에폭시 분말과 그라파이트 분말, 그리고 1cm 정도의 길이를 갖는 Carbon Fiber을 믹서에 넣고 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 이형제 처리된 몰드에 주입하고, Hot Press를 사용하여 가열, 가압 ($150^{\circ}C$, 4 ton/$cm^2$, 2시간)하면서 경화시켰다. 일정 비율로 고정된 에폭시/그라파이트 계에 Carbon Filber의 혼합 비율을 변화시키면서 전기적, 물리적 성질의 변화를 연구하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권4호
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• pp.679-687
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• 2014

본 연구에서는 캐비테이션에 의한 부식에 강한 도료를 개발하기 위하여 고탄성의 우레탄 수지에 내마모 성능을 향상시키기 위한 첨가제로서 Multi wall과 Single wall type의 Carbon nano tube(CNT)와 Spherical과 Fiber type의 Graphite 나노 입자를 첨가하여 물성과 캐비테이션에 대한 저항성, 작업성 등을 비교 평가하였다. 나노 입자로서 Graphite에서는 캐비테이션 저항성($t_{50}$)이 Spherical type($t_{50}$ 182min)보다는 Fiber type($t_{50}$ 292min)이 높은 캐비테이션 저항성을 갖는 것으로 관찰되었다. 또한 CNT에서는 Single wall type의 캐비테이션 저항성($t_{50}$ 286min)이 Multi wall보다는 더 높은 것으로 관찰되었다. 나노 입자중에서 가격 및 캐비테이션 저항성을 감안하면 가장 최적의 나노 입자는 Fiber type의 Graphite로 관찰되었다. 도료의 작업성 평가에서 수동 작업에 의해 제작된 표면은 매끈한 표면을 가지고 있으나 Spray 작업에 의해 제작된 표면은 표면이 균일하지 않으며 Spray시 발생된 Dust가 표면에 고착된 형태로 관찰되었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권11호
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• pp.1151-1158
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• 1997

Fracture of uni-directional carbon fiber reinforced carbon matrix composite is strongly dependent on the orientation of basal plane in graphite matrix when it is limited within matrix. The orientation of basal planes are vertically stacked to carbon fiber which results in the weakness for applied tensile or shear force in thermosetting resin derived-carbon matrix composite. Microtextural control of the matrix was tried through chemical interaction between metal carbides and furan resin derived-carbon matrix. SiC and TiO2 addition made the orientation disordered. However, porosity increased due to decomposition of SiC. Interfacial bonding could be controlled by TiO2 addition, but carbon fiber was considerably reacted with TiC during thermal treatment higher than 2$600^{\circ}C$. Therefore, it is desirable to control the thermal treatment temperature at which decomposition of SiC was not serious and TiC/C was not formed eutectoid.

• Carbon letters
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• 제19권
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• pp.1-11
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• 2016

In efforts to characterize and understand the properties and processing of phenylethynyl-terminated imide (LaRC PETI-5, simply referred to as PETI-5) oligomers and polymers as a high-temperature sizing material for carbon fiber-reinforced polymer matrix composites, PETI-5 imidization and thermal curing behaviors have been extensively investigated based on the phenylethynyl end-group reaction. These studies are reviewed here. In addition, the use of PETI-5 to enhance interfacial adhesion between carbon fibers and a bismaleimide (BMI) matrix, as well as the dynamic mechanical properties of carbon/BMI composites, are discussed. Reports on the thermal expansion behavior of intercalated graphite flake, and the effects of exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP) on the properties of PETI-5 matrix composites are also reviewed. The dynamic mechanical and thermal properties and the electrical resistivity of xGnP/PETI-5 composites are characterized. The effect of liquid rubber amine-terminated poly(butadiene-co-acrylonitrile) (ATBN)-coated xGnP particles incorporated into epoxy resin on the toughness of xGnP/epoxy composites is examined in terms of its impact on Izod strength. This paper provides an extensive overview from fundamental studies on PETI-5 and xGnP, as well as applied studies on relevant composite materials.