In this paper, the nonlinear cylindrical bending behavior of functionally graded nanocomposite plates reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) is studied using an efficient and simple refined theory. This theory is based on assumption that the in-plane and transverse displacements consist of bending and shear components in which the bending components do not contribute toward shear forces and, likewise, the shear components do not contribute toward bending moments. The material properties of SWCNTs are assumed to be temperature-dependent and are obtained from molecular dynamics simulations. The material properties of functionally graded carbon nanotube-reinforced composites (FG-CNTCRs) are assumed to be graded in the thickness direction, and are estimated through a micromechanical model. The fundamental equations for functionally graded nanocomposite plates are obtained using the Von-Karman theory for large deflections and the solution is obtained by minimization of the total potential energy. The numerical illustrations concern the nonlinear bending response of FG-CNTRC plates under different sets of thermal environmental conditions, from which results for uniformly distributed CNTRC plates are obtained as comparators.
Park, Young-Soo;Huh, Mong-Young;Kang, Sin-Jae;Yun, Seok-Il;Ahn, Kay-Hyeok
Carbon letters
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제10권4호
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pp.320-324
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2009
We investigated the effect of diameter and content of carbon nanotubes (CNTs) on the physical properties of styrenebutadiene rubber (SBR)/CNTs nanocomposites. CNTs-reinforced SBR nanocomposites were prepared by the melt mixing process. CNTs with different diameters were synthesized by the chemical vapor deposition method (CVD). In this work, the mechanical property and other physical properties of SBR/CNTS nanocomposites were discussed as a function of the content and diameter of CNTs.
Taraghi, Iman;Fereidoon, Abdolhossein;Mohyeddin, Ali
Steel and Composite Structures
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제17권6호
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pp.825-834
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2014
This manuscript presents an experimental investigation on the effect of Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) addition on the tensile, flexural and impact properties of woven Kevlar fabric reinforced epoxy composites. MWCNTs were dispersed in the epoxy resin by sonication technique and the samples were fabricated by hand layup laminating procedure. Scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize the microstructure of produced samples. The effects of adding small amounts (${\leq}1%$) of MWCNT on the tensile, flexural and impact (Izod) behaviors of laminated composites were analyzed. Results revealed that MWCNTs enhanced the Young's modulus up to 20%, bending modulus up to 40%, and impact strength up to 45% in comparison with woven Kevlar fabric/epoxy composites. It was found that the maximum improvements in mechanical properties were happened for 0.5 wt.% MWCNT.
In this paper, we have investigated thermal properties of semiconductive shield materials for power cables. EEA (Ethylene Ethyl Acrylate) was used for base polymer and TGA (Thermal Gravimetric Analysis) and AFM (Atomic Force Microscope) were investigated with various carbon black and CNT (carbon nanotube) contents. When CNT reinforced composites and conventional composite were investigated with TGA, we knew that thermal properties of CNT reinforced composite were better than them of conventional composite. To investigate roughness, we used AFM. Before and after aging, AFM was applied and after aging, roughness was increased. As a result, suitable CNT and CB(carbon black) content is CNT:CB=50:50.
A powder-in-sheath rolling method was applied to a fabrication of a carbon nano tube (CNT) reinforced aluminum composite. A STS304 tube with an outer diameter of 34 mm and a wall thickness of 2 mm was used as a sheath material. A mixture of pure aluminum powders and CNTs with the volume contents of 1, 3, 5 vol was filled in the tube by tap filling and then processed to 73.5% height reduction by a rolling mill. The relative density of the CNT/Al composite fabricated by the powder-in-sheath rolling decreased slightly with increasing of CNTs content, but exhibited high value more than 98. The grain size of the aluminum matrix was largely decreased with addition of CNTs; it decreased from $24{\mu}m$ to $0.9{\mu}m$ by the addition of only 1 volCNT. The average hardness of the composites increased by approximately 3 times with the addition of CNTs, comparing to that of unreinforced pure aluminum. It is concluded that the powder-in-sheath rolling method is an effective process for fabrication of CNT reinforced Al matrix composites.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.980-981
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2006
In this study, bottom-up type powder processing and top-down type SPD (severe plastic deformation) approaches were combined in order to achieve full density of Carbon nanotube (CNT)/metal matrix composites with superior mechanical properties by improved particle bonding and least grain growth, which were considered as a bottle neck of the bottom-up method using the conventional powder metallurgy of compaction and sintering. ECAP (equal channel angular pressing), the most promising method in SPD, was used for the CNT/Cu powder consolidation. The powder ECAP processing with 1, 2, 4 and 8 route C passes was conducted at room temperature.
Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/epoxy composites are prepared by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) method. The mechanical properties, fracture surface morphologies, and thermal stabilities of these nanocomposites are evaluated for epoxy resins with various amounts of MWCNTs. Composites consisting of different amounts of MWCNTs displayed an increase of the work of adhesion between the MWCNTs and the matrix, which improved both the tensile and impact strengths of the composites. The tensile and impact strengths of the MWCNT/epoxy composite improved by 59 and 562% with 0.3 phr of MWCNTs, respectively, compared to the epoxy composite without MWCNTs. Thermal stability of the 0.3 phr MWCNT/epoxy composite increased compared to other epoxy composites with MWCNTs. The enhancement of the mechanical and thermal properties of the MWCNT/epoxy nanocomposites is attributed to improved dispersibility and strong interfacial interaction between the MWCNTs and the epoxy in the composites prepared by VARTM.
본 논문은 Mori-Tanaka법, 혼합법칙 및 Halpin-Tsai 이론식을 적용하여 굴곡진 탄소나노튜브(CNT)로 보강된 복합재의 멀티스케일 고유진동 특성을 규명하였다. Eshelby 텐서를 이용하여 곡률을 갖는 CNT가 함유된 폴리머의 하중 전달 특성값이론을 유도하였다. 도출된 수치해석 결과는 기존의 연구결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제시한 새로운 결과는 적층 복합재의 CNT 함유량, 굴곡성 및 적층배열의 상호작용 특성을 규명하였다. 주요 결과에 대하여 분석하였으며, CNT 보강 복합재의 실용적 설계를 위한 중요 고려사항을 제시하였다.
Nonlinear mechanical behaviors of unidirectional carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) laminates using cup-stacked carbon nanotubes (CSCNTs) dispersed epoxy are evaluated and compared with those of CFRP laminates without CSCNTs. Off-axis compression tests are performed to obtain the stress-strain relations. One-parameter plasticity model is applied to characterize the nonlinear response of unidirectional laminates, and nonlinear behaviors of laminates with and without CSCNTs are compared. Clear improvement in stiffness of off-axis specimens by using CSCNTs is demonstrated, which is considered to contribute the enhancement of the longitudinal compressive strength of unidirectional laminates and compressive strength of multidirectional laminates. Finally, longitudinal compressive strengths are predicted based on a kink band model including the nonlinear responses in order to demonstrate the improvement in longitudinal strength of CFRP by dispersing CSCNTs.
Since the first discovery of carbon nanotube (CNT) in 1991, a window to new technological areas has been opened. One of the emerging applications of CNTs is the reinforcement of composite materials to overcome the performance limits of conventional materials. However, because of the difficulties in distributing CNTs homogeneously in metal or ceramic matrix by means of traditional composite processes, it has been doubted whether CNTs can really reinforce metals or ceramics. In this study, CNT reinforced Cu matrix nanocomposite is fabricated by a novel fabrication process named molecular level mixing process. This process produces CNT/Cu composite powders whereby the CNTs are homogeneously implanted within Cu powders. The CNT/Cu nanocomposite, consolidated by spark plasma sintering of CNT/Cu composite powders, shows to be 3 times higher strength and 2 times higher Young’s modulus than Cu matrix. This extra-ordinary strengthening effect of carbon nanotubes in metal is higher than that of any other reinforcement ever used for metal matrix composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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