• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.159-165
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• 2021

본 연구에서는 CNT 첨가에 따른 유리섬유/에폭시의 강도 변화를 관찰하기 위해서 에폭시 기지 상에 CNT를 분산 시켜 유리섬유 표면에 도포하였다. 제작된 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 특성을 강도 측정기를 이용해 평가하고, 파괴 메커니즘을 분석하기 위해서, 원자힘현미경과 전자현미경을 활용하여 분석하였다. 원자힘현미경 이미지들을 기반으로 line trace 분석을 통해 CNT 소재의 굵기 및 길이를 분석한 결과, 대부분의 CNT는 약 10 ㎛ 이상의 길이와 평균적으로 47.72 ± 4.0 nm의 두께를 가진것으로 확인되었다. 3 wt%로 혼합한 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 경우 대조 시편인 유리섬유/에폭시와 비교 시, 740.17 ± 111.05 N/mm²에서 816.56 ± 200.26 N/mm²로 약 10 % 이상의 인장 강도 향상이 관측되었다. 전자 현미경을 이용한 파단면 분석 결과, 에폭시 기지 층에 분산된 CNT가 복합재의 길이 방향으로 배열되어 있음이 관찰되었으며, 유리섬유/에폭시/CNT에 하중 인가 시, 에폭시 층에서 생성된 크랙들의 성장을 에폭시 수지상에 분산된 CNT들이 넥킹 역할을 하면서, 복합재의 인장 강도 향상이 되었다고 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제22권4호
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• pp.136-143
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• 2021

폴리우레아 소재는 폴리우레탄 화학결합과 높은 유사성을 가지고 있으면서, 높은 기계적 강성 및 탄성을 가지고 있어 경량 복합재의 고분자 기지 상으로 연구되어 왔다. 본 연구에서는 이방성을 가진 CNT (carbon nanotube)와 GO (graphene oxide)를 폴리우레아 기지 상에 첨가하여 제작한 복합재를 제작하였고 그 특성을 분석하였다. 원자힘현미경 이용해 CNT와 GO의 각각 1차원의 선형 및 2차원의 층상의 이방성을 확인한 후, 5 wt%으로 각각 폴리우레아 Resin에 혼합 후 cross-link 형성 및 건조 과정을 거쳐 복합재를 제작하였다. FTIR과 Raman 분광법을 이용해 제조한 CNT/폴리우레아와 GO/폴리우레아 복합재의 화학적 구조를 분석하였다. 그 결과, 폴리우레아와 첨가물의 화학결합 변화없이 혼합된 것이 확인되었다. 전자현미경을 이용해 첨가제/폴리우레아/유리섬유 직물 복합재의 표면과 단면에서의 CNT와 GO의 분포를 관찰하였다. 인장 강도 시험 결과, 1 wt%의 CNT와 GO가 첨가된 폴리우레아의 경우 인장강도 향상이 관측되었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권3호
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• pp.275-291
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• 2023

This paper has focused on presenting vibration analysis of trapezoidal sandwich plates with 3D-graphene foam reinforced polymer matrix composites (GrF-PMC) core and FG wavy CNT-reinforced face sheets. The porous graphene foam possessing 3D scaffold structures has been introduced into polymers for enhancing the overall stiffness of the composite structure. Also, 3D graphene foams can distribute uniformly or non-uniformly in the plate thickness direction. The effective Young's modulus, mass density and Poisson's ratio are predicted by the rule of mixture. In this study, the classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. The First-order shear deformation theory of plate is utilized to establish governing partial differential equations and boundary conditions for trapezoidal plate. The governing equations together with related boundary conditions are discretized using a mapping-generalized differential quadrature (GDQ) method in spatial domain. Then natural frequencies of the trapezoidal sandwich plates are obtained using GDQ method. Validity of the current study is evaluated by comparing its numerical results with those available in the literature. It is explicated that 3D-GrF skeleton type and weight fraction, carbon nanotubes (CNTs) waviness and CNT aspect ratio can significantly affect the vibrational behavior of the sandwich structure. The plate's normalized natural frequency decreased and the straight carbon nanotube (w=0) reached the highest frequency by increasing the values of the waviness index (w).

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.174-179
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• 2021

유체 이송에 사용되는 강재 파이프는 신설과 도장, 또는 부식과 노후화로 인한 제반 시설 보수에 거대한 규모의 시간과 비용이 요구된다. 이에 본 연구에서는 강재 파이프의 대체재로, 내부식성과 내화학성이 우수한 탄소섬유강화복합재료(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP) 파이프 구조의 최적화 설계를 수행하였다. 헬리컬 패턴 표면에 후프 패턴을 혼합적층하여 내구성을 향상시켰으며, 수분 환경에서의 에폭시 흡습 현상을 억제하기 위해, 할로이사이트 나노튜브(Halloysite Nanotube, HNT)를 첨가하였다. HNT/CFRP 파이프는 필라멘트 와인딩 공정으로 제작하였으며, 기계적 물성 시험과 70℃ 고온 증류수 환경하에서 흡습 시험을 진행하였다. 그 결과, 파이프 두께의 0.6%에 해당하는 후프 패턴의 적층 시, 가장 우수한 물성을 나타냈다. 또한 0.5 wt.% HNT 첨가 시 상대적으로 높은 내흡습성을 가졌으며, 층간 계면에서의 박리 현상이 지연되어 가장 낮은 강도 저하율을 보였다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.387-393
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• 2021

본 논문에서는 습식 식각으로 제작된 구리 전극을 가진 다중벽 탄소나노튜브 PDMS 복합재료 변형율 센서의 전기적 특성을 고찰하였다. MWCNT의 질량분율에 따라 MWCNT-PDMS 변형율 센서를 제작한 후, 전극 부착 표면을 습식 식각한 후 은-에폭시 전도성 접착제를 이용하여 구리 박판을 부착하였다. 2-프로브 방법으로 변형율 센서의 전기 전도성을 측정한 결과, 초기 저항은 MWCNT 함량과 식각 시간에 반비례하였지만 30% 변형율에 대한 저항 변화율은 MWCNT 함량과식각 시간에 비례하였다. 100회 반복 하중 시험 후 저항 변형율 감소는 MWCNT 함량이 증가할수록 식각 시간이 짧아질수록 상대적으로 작게 나타났다. 이는 식각에 의해 MWCNT-PDMS 변형율 센서의 초기 저항 감소에 기인한 것으로 판단된다.

• Composites Research
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• 제26권4호
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• pp.254-258
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• 2013

본 연구에서는 폴리프로필렌과 다양한 탄소나노소재를 사용하여 제조한 복합재의 압출방향 및 권취속도에 따른 기계적 물성과 결정화도에 대한 연구를 수행하였다. 폴리프로필렌에 탄소나노소재를 균일하게 분산시키기 위해 미분쇄기에 폴리프로필렌 분말(<700 ${\mu}m$)과 탄소나노소재를 혼합한 후 나노복합재 필름 제조를 위해 압출기를 사용하였다. 나노복합재 필름의 결정화도를 분석하기 위해 differential scanning calorimetry를 이용하였다. 기계적 물성을 인장시험을 통해서 측정한 후 순수 폴리프로필렌 물성과 비교하였고, 압출 시 필름 권취속도에 대한 나노복합재 결정화도의 차이를 확인하였다. 탄소나노소재를 첨가함으로써 고분자 필름의 기계적 물성이 향상됨을 확인하였고, 그에 따른 결정화도 역시 증가하는 것을 확인하였다. 반면, 권취속도가 증가 할수록 압출물의 냉각속도도 역시 증가함으로써 결정화도가 오히려 감소함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.161-167
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• 2008

다층카본나노튜브(MWCNT)가 강화된 폴리에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 나노복합체를 용융혼합법과 용액혼합법으로 제조하였다. 카본나노튜브의 형태 및 함량변화에 따른 기계적, 열적, 전기적 특성을 조사하였다. MWCNT의 함량이 증가함에 따라 인장강도, 모듈러스는 증가하였고, 파단신장률은 감소하였다. 할로우 형태의 MWCNT가 일반적인 MWCNT에 비해 우수한 인장강도 및 파단신장률을 나타내었다. MWCNT 함량이 증가함에 따라 약 $40^{\circ}C$의 열분해온도의 향상을 보였다. 전기적 특성은 용융혼합법의 경우가 가장 높은 전기저항 특성을 나타내었고, 용액혼합법의 경우 일반형 MWCNT가 할로우 MWCNT보다 낮은 체적저항을 보였다. MWCNT의 함량이 증가할수록 파단면 위로 돌출되는 CNT 수가 증가하였고, 인장변형을 가하면 표면 위로 돌출되는 CNT 수와 길이가 크게 증가하였다. 용융혼합된 시편이 용액혼합에 비해 돌출된 CNT의 수와 길이가 현격히 낮았다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.37-43
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• 2019

이 연구는 고성능 섬유보강 복합체(HPFRCC)의 전자파 차폐성능을 향상시키기 위한 목적으로 전기전도도, 전자파 차폐능, 역학적 강도를 조사하였다. 강섬유, 제강슬래그 미분말, 카본블랙이 전도성재료소 HPFRCC 배합에 첨가되었다. 또한, MWCNT를 수 분산 시켜 제조된 2% wt. CNT 용액을 사용하였다. 실험 결과, HPFRCC의 전기전도도는 1% 카본블랙이 첨가된 시편을 제외하고는 매우 낮은 특성을 보였다. 시멘트 매트릭스의 미세구조는 시간에 따라 변하였고, 그로 인해 HPFRCC의 전기전도성 네트워크에 부정적인 영향을 끼쳤다. 0.083 S/cm의 전도도를 갖는 HC1 시편의 경우, 수분에 의한 효과를 배제하기 위하여 72시간 60도에서 건조 양생한 후에 측정한 전기전도도가 0.0003 S/cm로 상당히 감소하였다. 전자파 차폐 성능에 가장 중요한 인자는 강섬유인 것으로 나타났으며, 반면 카본블랙과 제강슬래그 미분말의 효과는 미미하였다. 전기전도도와 전자파 차폐능의 상관관계는 이 연구에서는 뚜렸한 경향성을 나타내지는 않았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.153-160
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• 2013

고무 혼합물의 가류특성 및 전자석 장치를 이용하여 범용고무를 기지로 하는 이방성 자기유동 고무 복합재료(MRRC)의 제조가 가능하였다. 철 입자(IP) 함유량의 증가에 따라 MRRC의 자기 투과율은 증가하였으며, 불규칙 배향에 비해 2 tesla로 배향시킨 경우가 1.8~2배 높게 나타났다. 2 tesla로 배향한 CNT만 강화한 MRRC의 자기 투과율은 3.7%로 자기장의 영향이 뚜렷이 확인되었다. IP 90 + CNT 5 & 2 tesla 배향의 MRRC는 압축시험 시 0.49 tesla의 자기장 하에서 압축응력이 기지에 비해 2.1배 증가하였다. IP 함유량 증가에 따라 자기유동(MR) 효과는 증가하였으며, IP 90 & 2 tesla 배향의 경우 20.4%의 MR 효과를 보였다. 시험편 제조 시 및 압축시험 시 부여한 자기력 세기가 MRRC의 압축특성에 미치는 영향이 크다고 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제12권3호
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• pp.88-93
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• 2011

페놀수지에 함침된 탄소나노튜브 (CNT)의 최적 분산제조공정은 전기저항 측정으로 구해졌으며, 플라즈마 처리된 탄소섬유와 CNT-페놀수지 나노복합재료간의 계면특성이 전기-미세역학시험법에 의해 연구되었다. 탄소섬유의 젖음성은 플라즈마 처리 후에 현격하게 증가되었다. 탄소섬유와 CNT-페놀수지 나노복합재료의 표면에너지는 Wilhelmy 플레이트 시험법으로 측정되었다. 탄소섬유 표면의 활성화로 인하여 플라즈마 처리 후 전진 접촉각은 $65^{\circ}$에서 $28^{\circ}$로 감소되었다. 이는 정적 접촉각과 상호 일치함을 보여 주었다. 플라즈마 처리된 탄소섬유와 CNT-페놀수지 나노복합재료간의 접착일은 플라즈마 처리전보다 증가하였다. 또한, 계면전단강도와 겉보기 강성도 탄소섬유에 대한 플라즈마 처리로 증가하였다.