This paper describes the mechanical properties and oxidation resistance of carbon fibers with and without additions of boron oxide additives, and describes the changes in the properties resulting from increased heat treatment temperature (HTT) of the fibers. Carbon fibers in this experiment were heat treated up to $2800^{\circ}C$ each with and without boron oxide treated on the surface of fibers. In the case of boron oxide added carbon fibers, they do not show the improvement of tensile strength and modulus compared to those of no treated carbon fibers below $2200^{\circ}C$ since they are doped substitutionally with boron above $2600^{\circ}C$, which accelerate the graphitization of carbon fibers. Boron oxide implanted carbon fibers showed high resistance to oxidation, however, when carbon fibers were heat treated below $2200^{\circ}C$, they showed almost the same trend of air oxidation.
Oxidized PAN (OXI-PAN) fibers were used for the precursors of activated carbon fiber in study. How drying temperature affected the properties of carbon fibers on activating process of carbon fibers was investigated. The specific surface areas of activated carbon fibers have been determined on a series of chemically activated carbons with KOH and NaOH. The experimental data showed variations in specific surface area, iodine and silver adsorptions by the activated carbon fibers. The amount of iodine adsorption increases with increasing specific surface areas in both activation methods. This was because the ionic radius of iodine was smaller than the interior micropore size of activated carbon fibers. Silver adsorbed well in NaOH activated carbon fibers rather than KOH activated carbon fibers in this study.
Park, Mi-Seon;Ko, Yoonyoung;Jung, Min-Jung;Lee, Young-Seak
Carbon letters
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v.16
no.2
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pp.121-126
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2015
Carbon fibers are prepared by stabilizing pitch fibers accompanying electron beam (E-beam) irradiation. The carbon fibers pretreated by E-beam irradiation achieve a higher stabilization index than the carbon fibers that are only heat-stabilized. In addition, the carbon fibers subjected to E-beam irradiation in the stabilization step exhibit a comparable tensile strength to that of general purpose carbon fibers. The carbon fibers pretreated with an absorbed dose of 3000 kGy have a tensile strength of 0.54 GPa for a similar fiber diameter. Elemental, Fourier-transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric analyses indicate that E-beam irradiation is an efficient oxidation and dehydrogenation treatment for pitch fibers by showing that the intensity of the aliphatic C-H stretching and aromatic $CH_2$ bending (out-of-plane) bands significantly decrease and carbonyl and carboxylic groups form.
Seo, Min-Kang;Choi, Kyeong-Eun;Min, Byung-Gak;Park, Soo-Jin
Carbon letters
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v.9
no.3
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pp.218-231
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2008
Carbon fibers are a new breed of high-strength materials which have been described as a fiber containing at least 90% carbon obtained by the controlled pyrolysis of appropriate fibers. Carbon fiber composites are ideally suited to applications where strength, stiffness, lower weight, and outstanding fatigue characteristics are critical requirements. They also can be used in the occasion where high temperature, chemical inertness and high damping are important. In recent decades, carbon fibers have found wide applications in commercial and civilian aircraft, recreational, industrial, and transportation markets. Therefore, understanding the basic structure, synthesis and physicochemical properties of carbon fibers is very important to apply them as a precursor of above applications. This review paper discuss the general information and manufacture technique of carbon fibers used for improving the performance of composite materials in various industries for the present.
The effect of oxyfluorination temperature on the surface properties of carbon fibers and their reinforced epoxy composites was investigated. Infrared (IR) spectroscopy results for the oxyfluorinated carbon fibers revealed carboxyl/ester (C=O) and hydroxyl (O-H) groups at 1632 and 3450 $cm^{-1}$, respectively, and that the oxyfluorinated carbon fibers had a higher O-H peak intensity than that of the fluorinated ones. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicated that after oxyfluorination, graphitic carbon was the major carbon functional component on the carbon fiber surfaces, while other functional groups present were C-O, C=O, HO-C=O, and $C-F_x$. These components improved the impact properties of oxyfluorinated carbon fibers-reinforced epoxy composites by improving the interfacial adhesion between the carbon fibers and the epoxy matrix resins.
Cho, Donghwan;Choi, Yusong;Park, Jong Kyoo;Lee, Jinyong;Yoon, Byung Il;Lim, Yun Soo
Fibers and Polymers
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v.5
no.1
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pp.31-38
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2004
In the present paper, a variety of fiber reinforcements, for instance, stabilized OXI-PAN fibers, quasi-carbon fibers, commercial carbon fibers, and their woven fabric forms, have been utilized to fabricate pseudo-unidirectional (pseudo-UD) and 2-directional (2D) phenolic matrix composites using a compression molding method. Prior to fabricating quasi-carbon fiber/phenolic (QC/P) composites, stabilized OXI-PAN fibers and fabrics were heat-treated under low temperature carbonization processes to prepare quasi-carbon fibers and fabrics. The thermal conductivity and thermal expansion/contraction behavior of QC/P composites have been investigated and compared with those of carbon fiber/phenolic (C/P) and stabilized fiber/phenolic composites. Also, the chemical compositions of the fibers used have been characterized. The results suggest that use of proper quasi-carbonization process may control effectively not only the chemical compositions of resulting quasi-carbon fibers but also the thermal conductivity and thermal expansion behavior of quasi-carbon fibers/phenolic composites in the intermediate range between stabilized PAN fiber- and carbon fiber-reinforced phenolic composites.
The principal aims of the review paper are (1) to establish broad overview information, both qualitative and quantitative, relating to the world market for polyacrylonitrile (PAN) or pitch-based carbon fibers; and (2) to generate an effective analysis and break down of consumption by process route and eventual end-use. The review paper also designed specifically to provide subscribers with an accurate, independent, and realistic assessment of the current status and future perspective of the market for carbon fibers in the world. The world market for carbon fibers continues to grow rapidly, fuelled by new industrial end uses, such as sport and leisure goods, aerospace, automotive applications, civil engineering and infrastructure repair, and immerging applications in energy generation. Demands for properties of carbon fibers used in those applications include many things such as strength, toughness, fatigue property, corrosion resistance, heat resistance, etc., and these become to be higher level. On the other hand, demands for manufacturing technologies of carbon fibers become to be difficult with these demands for properties, and these are wide variety such as high efficiencies, high qualities, many functions, labor saving, and low cost. In this review paper, thus, the recent carbon fibers corresponded to these needs, and its latest manufacturing technologies as well as market prospects are described.
In this study, the oxyfluorination of PAN-based carbon fibers was undertaken at room temperature using fluorine-oxygen mixtures, and the influence of oxyfluorination on properties was investigated. The surface characteristics of the modified fiber were determined by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and dynamic contact angle analyzer. The oxyfluorination of carbon fibers was one of the more effective methods to increase surface wettability by the formation of semicovalent C-F bond and C-O bond depending on reaction conditions. When oxygen mole fraction is increased from 0.5 to 0.9, it is probable that attached fluorine atoms at the surface of the fibers reacted with other components. As increased oxyfluorination time and decreased its pressures, semi-covalent peak is increased at 0.5 of oxygen mole fraction. The total surface free energy of oxyfluorinated carbon fibers decreased with increasing oxygen mole fraction over 0.5. These results indicate that the surface of carbon fibers became much more hydrophilic after the short oxyfluorination. The surface free energy of oxyfluorinated carbon fibers progressively decreased after 10 min treatment. The polar components of surface free energies were however, significantly higher for all oxyfluorinated samples than that for the untreated carbon fiber.
Carbon fiber was reacted with gaseous silicon monoxide which is produced from pack-powder mixture at elevated temperature. As a result of the reaction, two kinds of SiC fiber were obtained. The first one was SiC fibers which were converted from carbon fiber. The fiber is constituted with polycrystal like fine grains or monolithic crystals that have a size from sub-micron to $10\;{\mu}m$. Their size depends on the temperature during the conversion reaction. The second one was ultra-fine SiC fibers that were found on the surface of the converted SiC fibers. The ultra-fine fibers have diameters from 0.08 to $0.2\;{\mu}m$ and their aspect ratio were larger than 100. The chemical composit ion of the ultra-fine fibers was analyzed using an Auger electron spectroscopy. In result, the fibers consist of 51% silicon, 38% carbon and 11% oxygen by weight.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.11
no.3
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pp.169-175
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2008
A fine carbon fibers dispersion model is implemented to calculate the scattering range and ground level concentration of carbon fibers emitted at certain altitudes of atmospheric boundary layer. This carbon fibers dispersion model was composed by coupling a commonly used atmospheric dispersion model and an atmospheric boundary layer model. The atmospheric boundary layer model, applying the Monin-Obukov Similarity Rule obtained from measurement input data at ground level, was used to create the atmospheric boundary layer structure. In the atmospheric dispersion model, the Lagrangian Particle Model and the Markov Process were applied to calculate the trajectory of scattered carbon fibers relative to gravity and aerodynamic force, as well as carbon fibers specification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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