• Carbon letters
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• 제6권2호
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• pp.106-110
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• 2005

In this work, the effects of atmospheric oxygen plasma treatment of carbon fibers on mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites was studied. The surface properties of the carbon fibers were determined by acid/base values, Fourier-transform infrared spectrometer (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. Also, the crack resistance properties of the composites were investigated in critical stress intensity factor ($K_{IC}$), and critical strain energy release rate mode II ($G_{IIC}$) measurements. As experimental results, FT-IR of the carbon fibers showed that the carboxyl/ester groups (C=O) at 1632 $cm^{-1}$ and hydroxyl group (O-H) at 3450 $cm^{-1}$ were observed for the plasma treated carbon fibers, and the treated carbon fibers had the higher O-H peak intensity than that of the untreated ones. The XPS results also indicated that the $O_{1S}/C_{1S}$ ratio of the carbon fiber surfaces treated by the oxygen plasma led to development of oxygen-containing functional groups. The mechanical interfacial properties of the composites, including $K_{IC}$ (critical stress intensity factor) and $G_{IIC}$ (critical strain energy release rate mode II), were also improved for the oxygen plasma-treated carbon fibersreinforced composites. These results could be explained that the oxygen plasma treatment played an important role to increase interfacial adhesions between carbon fibers and epoxy matrix resins in our composite system.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권6호
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• pp.639-648
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• 2017

Fracture energy values KV have been measured on cast steel, used in the container manufacture, by instrumented Charpy impact testing. This material has a large ductility on the upper transition region at $+20^{\circ}C$ and a ductile tearing with an expended plasticity before a brittle fracture on the lower transition region at $-20^{\circ}C$. To assess the fracture toughness of this material we use, the $K_{IC}$-KV correlations to measure the critical stress intensity factor $K_{IC}$ on the lower transition region and the dynamic force - displacement curves to measure the critical fracture toughness $J{\rho}_C$, the essential work of fracture ${\Gamma}_e$ on the upper transition region. It is found, using the $K_{IC}$-KV correlations, that the critical stress intensity factor $K_{IC}$ remains significant, on the lower transition region, which indicating that our testing material preserves his ductility at low temperature and it is apt to be used as a container's material. It is, also, found that the $J_{\rho}-{\rho}$ energetic criterion, used on the upper transition region, gives a good evaluation of the fracture toughness closest to those found in the literature. Finally, we show, by using the ${\Gamma}_e-K_{IC}$ relation, on the lower transition region, that the essential work of fracture is not suitable for the toughness measurement because the strong scatter of the experimental data. To complete this study by a numerical approach we used the ANSYS code to determine the critical fracture toughness $J_{ANSYS}$ on the upper transition region.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2003년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.180-183
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• 2003

In this work. a potential inexpensive epoxy resin. epoxidized soybean oil (ESO) was synthesized and applied as a toughening agent for 4.4'-tetradiglycidyl diaminodiphenyl methane (TGDDM). The chemical structure of ESO was characterized by FT-IR, $^1H NMR, and ^{13}C NMR$ spectroscopy. The curing behaviors. thermal stabilities. fracture toughness. and flexural strength of TGDDM/ESO blend systems were investigated by using the dynamic DSC. thermogravimetric analysis (TGA). and flexural tests. The thermal stabilities of TGDDM/ESO blend systems were decreased with increasing ESO contents. whereas the critical stress intensity factor ($K_{IC}$) and flexural strength ($\sigma_f$) were increased with ESO contents up to 10 wt% ESO.

• 폴리머
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• 제26권3호
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• pp.344-352
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• 2002

본 연구에서는 두 가지 열잠재성 양이온 촉매인 triphenyl benzyl phosphoinium hexa-fluoroantimonate (TBPH)와 benzyl 2-methylpyrazinium hexafluoroantimonate (BMPH)를 새로이 합성하였다. 그리핀 TBPH 혹은 BMPH 1 phr에 의해 개시되어진 이관능성 에폭시 수지(diglycidylether of bisphenol A, DGEBA)의 열 및 기계적 특성들을 연구하였다. 그 실험적인 결과들로서, 에폭시/TBPH 시스템은 에폭시/BMPH 시스템 보다 더 높은 경화 온도와 임계응력 세기인자 ($K_{IC}$) 값을 보였다. 이것은 TBPH에서 4개의 페닐기의 느린 열확산 속도와 벌크 구조 때문으로 사료된다. 그러나, Coats-Redfern 방법에 의하여 결정된 분해 활성화 에너지는 TBPH의 경우가 더 낮게 나타났다. 이러한 결과는 TBPH의 입체장애에 의해서 끊어진 짧은 사슬 구조가 발달되었기 때문인 것으로 사료된다.

• International Journal of Concrete Structures and Materials
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• 제5권1호
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• pp.29-33
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• 2011

This article employs Least Square Support Vector Machine (LSSVM) for determination of fracture parameters of concrete: critical stress intensity factor ($K_{Ic}^s$) and the critical crack tip opening displacement ($CTOD_c$). LSSVM that is firmly based on the theory of statistical learning theory uses regression technique. The results are compared with a widely used Artificial Neural Network (ANN) Models of LSSVM have been developed for prediction of $K_{Ic}^s$ and $CTOD_c$, and then a sensitivity analysis has been performed to investigate the importance of the input parameters. Equations have been also developed for determination of $K_{Ic}^s$ and $CTOD_c$. The developed LSSVM also gives error bar. The results show that the developed model of LSSVM is very predictable in order to determine fracture parameters of concrete.

• Computers and Concrete
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• 제9권3호
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• pp.215-226
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• 2012

This article employs Support Vector Machine (SVM) for determination of fracture parameters critical stress intensity factor ($K^s_{Ic}$) and the critical crack tip opening displacement ($CTOD_c$) of concrete. SVM that is firmly based on the theory of statistical learning theory, uses regression technique by introducing ${\varepsilon}$-insensitive loss function has been adopted. The results are compared with a widely used Artificial Neural Network (ANN) model. Equations have been also developed for prediction of $K^s_{Ic}$ and $CTOD_c$. A sensitivity analysis has been also performed to investigate the importance of the input parameters. The results of this study show that the developed SVM is a robust model for determination of $K^s_{Ic}$ and $CTOD_c$ of concrete.

• 폴리머
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• 제37권1호
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• pp.61-65
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• 2013

본 실험에서는, 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면변화가 탄소섬유강화 복합재료의 기계적 계면특성을 통하여 살펴보았다. 양극산화 처리된 탄소섬유의 표면특성은 FTIR, XPS, 그리고 SEM을 통하여 알아보았다. 복합재료의 기계적 계면특성은 층간전단강도(interlarminar shear strength; ILSS)와 임계세기인자(critical stress intensity factor; $K_{IC}$) 그리고 임계변형속도에너지(critical strain energy release rate; $G_{IC}$)를 통하여 고찰하였다. 실험결과 양극산화에 의한 각각의 표면 처리된 탄소섬유는 표면특성의 변화를 가져오며, 복합재료의 ILSS, $K_{IC}$, 그리고 $G_{IC}$같은 기계적 계면특성은 탄소섬유의 양극산화를 통하여 향상되어진다. 전해질이 20% 황산/질산(3/1)일 때 다른 전해질보다 기계적 물성의 가장 큰 향상을 보였다. 이는 양극산화로 탄소섬유와 매트릭스 사이의 계면결합력의 향상때문이라 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권5호
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• pp.632-636
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• 2005

본 실험은 화학적 표면처리된 탄화규소(SiC)가 PMMA 나노복합재료의 열안정성 및 기계적 계면특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 표면처리된 SiC의 표면특성은 산 염기도, 접촉각 측정 그리고 FT-IR을 사용하여 알아보았으며, SiC/PMMA 나노복합재료의 열안정성은 열중량 분석을 통하여 알아보았다. 또한, 기계적 계면물성은 임계응력 세기인자(critical stress intensity factor, $K_{IC}$)와 임계 변형에너지 방출속도(critical strain energy release rate, $G_{IC}$) 측정을 통해 고찰하였다. 실험결과, 산성 용액으로 표면처리한 SiC(A-SiC)의 표면 산도가 염기성(B-SiC) 또는 표면처리 하지 않은 SiC(V-SiC)보다 높았으며, 접촉각 측정 결과, 산성 용액으로 표면처리는 극성요소의 증가에 기인하는 A-SiC의 표면자유에너지를 증가시켰다. $K_{IC}$와 $G_{IC}$같은 기계적 계면성질은 A-SiC가 향상되었는데, 이러한 결과는 충전재와 고분자 사슬간의 산 염기 상호작용에 의한 계면결합력의 향상에 의한 것으로 판단된다.

• 폴리머
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• 제25권4호
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• pp.587-593
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• 2001

본 연구에서는 red mud(RM)를 0.1, 1, 그리고 5M 의 H$_3PO_4$ 용액으로 화학적 표면처리하여 에폭시/RM 나노복합재료를 제조하였으며, RM 표면의 pH, 표면 산-염기도, 표면적, 그리고 기공도를 이용하여 표면처리에 의한 영향을 분석하였다. 또한, 임계응력 세기인자(K$_{IC}$)를 통하여 제조된 복합재료의 기계적 계면물성을 조사하였다. 실험결과로부터, 표면처리에 의한 RM의 표면은 hydroxyl 등의 산성관능기 그룹의 생성과 금속산화물의 반응으로 인하여 표면 산도가 증가하고, 미세기공 및 중기공 구조가 발달하여 비표면적이 증가되었다. K(IC)를 이용한 RM의 기계적 계면성질은 비표면적이 증가함과 동시에 표면산도가 증가함으로 염기성 매트릭스와의 계면결합력이 증대되어 순수 에폭시와 처리되지 않은 에폭시/RM 복합재료보다 더 우수한 기계적 계면물성을 나타내었다.

• 대한화학회지
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• 제47권5호
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• pp.472-478
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• 2003

본 연구에서는 표면처리된 제올라이트에 따른 제올라이트/DGEBA의 경화 동력학과 기계적 계면특성을 고찰하였다. 경화제는 4, 4''-diamino diphenyl methane(DDM)을 사용하였으며, 제올라이트는(PZ) 15와 35 wt% KOH (15-BZ 그리고 35-BZ)로 표면처리하여 XPS와 XRD로 분석하였다. 경화 동력학은 DSC로 분석하였으며, 시편의 기계적 계면특성은 임계응력 세기인자(critical stress intensity factor, $K_{IC}$)와 임계변형에너지 방출속도(critical strain energy release rate, GIC)를 통하여 알아보았다. XPS와 XRD의 결과로부터, KOH로 표면처리된 제올라이트는 나트륨 (Na)이 칼륨(K)으로 이온교환되었으며, 표면처리로 인한 Al-O의 결합세기의 약화로 $Si_{2p}/Al{2p}$의 값이 증가하였다. 동적 DSC와 기계적 계면특성 결과로부터, 제올라이트/DGEBA 중에서 15-BZ의 경화 활성화에너지($E_a$)는 감소하였으며, $K_{IC}$와 $G_{IC}$는 증가하였다. 이러한 결과들은 제올라이트의 표면처리에 의해 산성도가 증가하였으며, 이렇게 증가된 산성도가 제올라이트와 에폭시 사이의 경화반응에 영향을 준 것으로 관찰된다.