• Carbon letters
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• 제21권
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• pp.23-32
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• 2017

A drop weight impact test was conducted in this study to analyze the mechanical and thermal properties caused by the changes in the ratio of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) to ethylene vinyl acetate (EVA) laminations. The ratios of CFRP to EVA were changed from 10:0 (pure CFRP) to 9:1, 8:2, 6:4, and 5:5 by manufacturing five different types of samples, and at the same time, the mechanical/thermal properties were analyzed with thermo-graphic images. As the ratio of the CFRP lamination was increased, in which the energy absorbance is dispersed by the fibers, it was more likely for the brittle failure mode to occur. In the cases of Type 3 through Type 5, in which the role of the EVA sheet is more prominent because it absorbs the impact energy rather than dispersing it, a clear form of puncture failure mode was observed. Based on the above results, it was found that all the observation values decreased as the EVA lamination increased compared with the CFRP lamination. The EVA lamination was thus found to have a very important role in reducing the impact. However, the strain and temperature were inversely propositional.

• Advances in nano research
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• 제14권4호
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• pp.335-353
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• 2023

The possibility of energy harvesting as well as controlled vibration of a three-layered beam consisting of two piezoelectric layer and one core layer made of nonpiezoelectric material is investigated using paradox-free local/nonlocal theory. The three-layered nanobeam is resting on an elastic foundation and subjected to a blast load. Also, the core layer is made of Nano-composites reinforced by CNTs and carbon fibers (MHCD). Governing equations as well as boundary conditions are obtained using Hamilton,s principle. The equations discretized by Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) and solved by Newmark beta method. In addition, two differential and integral gains are employed for controlling the forced vibration. The size-dependency of the elastic foundation is considered using two-phase elasticity. The effect of elastic foundation, control gains, nonlocal factor, as well as parameters affecting the core material on the forced vibration and energy harvesting is investigated in detail. The equations as well as solution procedure is validated utilizing some compassion studies. This work can be a basis for future studies on energy harvesting and controlled vibration in small scales.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.62-67
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• 2011

모의 낙뢰시험에 의해 충격손상을 입은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 복합재료의 잔류압축강도를 평가하는 시험(CAI) 중 손상부의 거동을 음향방출(AE)법으로 관찰하였다. CFRP 시편은 ITO 나노입자를 탄소섬유에 직접 코팅한 CFRP prepreg를 이용하여 만들었고, 모의 낙뢰시험은 고전압 대전류 인가장치(ICG)를 이용하여 시편에 10~40 kA의 충격파 전류를 인가하여 실시하였다. ITO 나노입자 코팅의 효과와 인가전류의 세기에 따른 손상영역의 크기와 잔류압축강도를 AE 거동과 연관하여 평가하였다. 손상영역의 크기는 초음파 C-scan 영상을 이용하여 측정하였으며, AE events 수와 AE event가 발생하기 시작할 때의 압축응력 수준을 연관시킨 결과 ITO 나노입자 코팅 CFRP의 경우 상대적으로 손상이 작고 훨씬 높은 용력수준에서 AE가 발생하기 시작하였다. CAI시험 중 AE측정은 실제로 낙뢰손상을 입은 복합재 동체 구조물의 손상된 정도를 구별하는 데 유용한 지표로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제21권2호
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• pp.149-156
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• 2010

전기방사 탄소섬유와 s-VGCFs는 그 미세구조의 특성 때문에 응용분야가 서로 다르다. 전기방사 탄소나노섬유는 유기물을 섬유화하고 그것을 탄화하기 때문에 VGCFs에 비해서 낮은 가격에 대량생산이 가능하고 촉매를 사용하지 않기 때문에 전극으로 사용할 경우 금속불순물에 대한 부반응의 우려가 없다. 한편, 결정성이 낮고 세공이 잘 발달되어 비표면적이 크기 때문에 이온을 흡착해서 에너지를 저장하는 전기화학 캐패시터나 가스 흡착 분리나 촉매의 지지체로 사용하는데 장점이 있다. 이에 비해서 s-VFCFs는 섬유의 직경이 기존의 VGCF에 비해서 작으면서 잘 발달된 흑연구조가 동심원 구조를 하고 있어 굴곡강도가 크고 열 및 전기전도도가 우수하여 납축전지나 Li 이온전지의 충전제로 사용하여 역학적 특성과 향상시켜 주는 역할을 한다. 또한, 금속과 복합화하여 가벼우면서도 강도를 증가시켜주는 보강재로 사용가능하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.3.1-3.1
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• 2011

Nanoengineered materials with advanced architectures are critical building blocks to modulate conventional material properties or amplify interface behavior for enhanced device performance. While several techniques exist for creating one dimensional heterostructures, electrospinning has emerged as a versatile, scalable, and cost-effective method to synthesize ultra-long nanofibers with controlled diameter (a few nanometres to several micrometres) and composition. In addition, different morphologies (e.g., nano-webs, beaded or smooth cylindrical fibers, and nanoribbons) and structures (e.g., core-.shell, hollow, branched, helical and porous structures) can be readily obtained by controlling different processing parameters. Although various nanofibers including polymers, carbon, ceramics and metals have been synthesized using direct electrospinning or through post-spinning processes, limited works were reported on the compound semiconducting nanofibers because of incompatibility of precursors. In this work, we combined electrospinning and galvanic displacement reaction to demonstrate cost-effective high throughput fabrication of ultra-long hollow semiconducting chalcogen and chalcogenide nanofibers. This procedure exploits electrospinning to fabricate ultra-long sacrificial nanofibers with controlled dimensions, morphology, and crystal structures, providing a large material database to tune electrode potentials, thereby imparting control over the composition and shape of the nanostructures that evolved during galvanic displacement reaction.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2006년도 6th International Meeting on Information Display
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• pp.1432-1435
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• 2006

We report on carbon nano-fibers (CNFs) for applying to epoxy as a highly thermal conductive adhesive. In order to fabricate CNFs, electro-spinning process was performed with polyacrylonitrile (PAN) solutions. The sample was stabilized at the annealing temperature of $360^{\circ}C$, and carbonized from 900 to $1100^{\circ}C$. It is shown that the synthesized CNFs have a good thermal conductivity of several hundred W/m K. LED backlight units (BLUs) fabricated with MPCB using CNF-mixed epoxy give a better heat dissipation and higher performance than normal LED BLUs. On the basis of SEM, XRD, and FTIR, the characteristics of CNFs are described.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.55.1-55.1
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• 2010

차세대 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항값을 가져야 하는 투명 전극 재료로 금속, 금속산화물, 전도성 고분자, 탄소재료 등을 들 수 있다. 금속재료는 전도도는 우수하지만, 낮은 투과도로 투명전극 재료로 적절하지 않고, 대표적인 금속산화물 재료인 indium tin oxide (ITO)의 경우, 우수한 투과성과 낮은 면저항을 기반으로 차세대 디스플레이용 전극으로 현재 사용되고 있다. 하지만 ITO 박막은 휘거나 접을 때 기계적 안정성이 취약한 문제점을 나타내고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 전도성과 탄성계수가 높고, 저온에서 대면적 공정이 가능한 CNT을 투명 박막 전극 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 투명전극 제조시, 탄소 나노튜브 간의 van der waals 인력에 의한 응집 현상으로 인한 분산의 불안정성과 분산제 사용으로 인하여 탄소 나노튜브 박막전극의 전기적, 광학적 특성이 저하를 야기한다. 이에 본 실험에서는 아크 방전 공정으로 합성한 SWCNT 분산액을 사용하여 spray coating 방법으로 glass 위에 박막을 형성하였다. SWCNT 투명 박막 전극 위에 DC sputtering을 이용하여 얇은Ni를 도포한 후, $450{\sim}500^{\circ}C$, ethylene gas 분위기의 thermal CVD방법으로 Carbon NanoFibers (CNFs)를 생성시킴과 동시에 분산제를 burning out하였다. CNF 성장 전후의 투명 박막의 전기적 특성은 four point probe를 이용하여 면저항과 UV-vis 장비를 이용하여 가시광선 영역에서의 광학적 투과도를 측정 비교하였다.

• Advances in nano research
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• 제16권4호
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• pp.353-363
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• 2024

The incorporation of nanoplatelets in composite and polymeric materials represents a recent and innovative approach, holding substantial promise for diverse property enhancements. This study focuses on the application of nanocomposites in the production of sports equipment, particularly soccer balls, aiming to bridge the gap between theoretical advancements and practical implications. Addressing the longstanding challenge of suboptimal interaction between carbon nanofillers and epoxy resin in epoxy composites, this research pioneers inventive solutions. Furthermore, the investigation extends into unexplored territory, examining the integration of glass fiber/epoxy composites with nanoparticles. The incorporation of nanomaterials, specifically expanded graphite and graphene, at a concentration of 25.0% by weight in both the epoxy structure and the composite with glass fibers demonstrates a marked increase in impact resistance compared to their nanomaterial-free counterparts. The research transcends laboratory experiments to explore the practical applications of nanocomposites in the design and production of sports equipment, with a particular emphasis on soccer balls. Analytical techniques such as infrared spectroscopy and scanning electron microscopy are employed to scrutinize the surface chemical structure and morphology of the epoxy nanocomposites. Additionally, an in-depth examination of the thermal, mechanical, viscoelastic, and conductive properties of these materials is conducted. Noteworthy findings include the efficacy of surface modification of carbon nanotubes in preventing accumulation and enhancing their distribution within the epoxy matrix. This optimization results in improved interfacial interactions, heightened thermal stability, superior mechanical properties, and enhanced electrical conductivity in the nanocomposite.

• Composites Research
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• 제29권5호
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• pp.243-248
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• 2016

열경화성 탄소 섬유 복합재료 분리판은 높은 기계적 특성뿐만 아니라 높은 내산성을 갖으나, 높은 제조단가 및 낮은 자체저항이 극복해야 할 가장 큰 장애물이다. 따라서 본 연구에서는, 열가소성 폴리머를 복합재료 분리판의 기지로 적용하여 분리판 생산성과 자체저항이 모두 증가된 열가소성 탄소 복합재료 분리판을 개발하였다. 전기 전도도 및 기계 강도를 증가시기키 위하여 평직 형태의 탄소 섬유 직물을 사용하였으며, 분리판의 자체 저항을 감소시키기 위하여 전도성 나노입자를 열가소성 기지에 혼합하였다. 개발된 분리판의 면적 비저항 및 기계물성을 고온 연료전지 작동 온도 및 스택의 체결압에 따라 측정하였다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.162-169
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• 2024

본 논문에서는 습식 방사 공정을 통한 PAN(polyacrylonitrile)계 전구체 섬유의 형태학적 제어 및 2종의 흑연화 촉진제(Ca, Ni)가 도입된 PAN계 탄소섬유의 흑연화 거동을 조사하였다. 흑연화 촉진제는 습식방사된 PAN 계 전구체 섬유의 열수 연신시 형성된 기공으로 도입되었으며, 결정구조 및 라만 분석을 통해 흑연화 촉진효과를 검토하였다. 1500℃의 상대적으로 낮은 온도에서는 흑연화에 큰 영향을 주지 않은 반면에, 2400℃의 고온에 서는 흑연화 촉진제 미처리 섬유와 비교하여 I_D/I_G 비율이 최대 2배까지 감소하는(GF-AS 0.54: GF-Ni100 0.28) 경향을 나타냈다. 흑연화도(degree of graphitization)는 Ca 흑연화 촉진제와 비교하여 Ni 흑연화 촉진제가 더 큰 영향을 끼침을 I_D/I_G 비율을 비교하여(GF-Ca100 0.42: GF-Ni100 0.28) 확인할 수 있었다. 또한, 2D band의 존재로부터 흑연평면구조가 다층으로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 흑연결정의 결정면간거리(d₀₀₂)에 대한 흑연화 촉진제 효과는 미비하였으나, 특히 Ca 흑연화 촉진제 처리된 흑연섬유(GF-Ca100)의 경우 최대 ~5 nm 결정 크기가 증가함이 확인되었다.