• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.145-150
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• 2016

Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 압전성을 나타내는 대표적인 고분자로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. PVDF는 반결정의 고분자로써 5가지의 결정 구조(${\alpha}$, ${\beta}$, ${\gamma}$, ${\delta}$, 그리고 ${\varepsilon}$형)로 구성되어 있다. ${\alpha}$형과 ${\delta}$형 결정은 전기적으로 반응하지 않는 무극성 결정구조이나 ${\beta}$형, ${\gamma}$형 그리고 ${\varepsilon}$형은 전기적으로 반응하는 극성 결정구조이다. 그 중에서도 ${\beta}$형 결정구조는 트랜스 형 분자 쇄가 평행으로 충진 된 형태로서 PVDF 단위체가 갖는 영구 쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 있는 구조이기 때문에 자발 분극이 커지게 되고 압전성을 나타내게 된다. 일반적으로 ${\beta}$형 결정구조는 연신을 통한 ${\alpha}$형 결정구조의 변환을 통하여 얻을 수 있고, 연신 후 후처리 공정을 통해 그 양을 증가시킬 수 있다. 습식방사로 제조된 PVDF 섬유는 응고욕에서 극성 용매의 확산 메커니즘에 의해 ${\beta}$형 결정구조가 형성되는 장점을 가지고 있지만 극성 용매가 빠져나감과 동시에 섬유 고화가 진행되기 때문에 용매의 확산 경로가 섬유 내부 기공으로 남게 되는 단점을 가지고 있다. 이 기공은 폴링(Poling) 공정에서 전기장에 의한 분극을 방해하여 그 효과를 감소시키는 역할을 한다. 또한, PVDF 섬유가 압전 특성을 필요로 하는 응용분야에 사용되기 위해서는 섬유 가공 후에 전극이 반드시 부착되어야 하는데 섬유 형태로 제조된 PVDF에 전극을 형성하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 압전성을 갖는 PVDF 섬유를 습식 방사와 건식 방사의 혼합 공정으로 제조하여 기공 문제를 해결하였고, 전극이 섬유 내부에 삽입된 Core/Shell 형태의 PVDF 섬유를 제조하여 까다로운 전극형성 문제를 해결하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제47권1호
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• pp.9-17
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• 2012

본 연구에서는 클로로프렌 고무의 열 및 해수에 의한 노화 현상에 따른 물성 변화 및 사용 수명을 예측하였다. 가속 스트레스 수준은 열노화 $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, 해수침지노화 $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$, $80^{\circ}C$에서 2년 3개월(20,000Hr)동안 가속노화를 통해 인장시험을 수행하여 신장률, 인장강도, 경도를 통한 물성변화 측정을 하였다. 분석 결과신장율 저하가 가장 주된 고장지배모드임을 알 수 있었다. 아레누이스 식을 이용한 노화수명 예측 결과 열노화된 CR의 예측 수명은 $23^{\circ}C$에서 125년이며, 해수침지노화된 CR의 예측수명은 $23^{\circ}C$에서 9년이었다. SEM과 SEMEDS 분석 결과, 해수노화시편이 균열과 SEM-EDS에서는 산소의 농도가 증가하였으며, 이를 바탕으로 FT-IR에서는 해수와의 반응에 의하여 C-O와 C=O 결합이 생성되었음을 관찰하였다. 또한 DSC와 TGA 분석에서는 해수침지노화에 의하여 유리전이온도가 상승하며 분해온도가 낮아짐을 관찰하였다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.433-438
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• 2014

전기자동차와 하이브리드 전기자동차에 요구되는 높은 충 방전 속도, 안전성, 대형화에 적합한 충 방전 전지의 개발은 많은 관심을 받고 있다. 스피넬 구조의 $Li_4Ti_5O_{12}$는 리튬이온이차전지의 음극활물질로 충 방전 시 부피변화가 거의 없기 때문에 수명특성이 뛰어나고, 전해액이 분해되는 전위보다 높은 작동 전압을 갖기 때문에 안정한 장점이 있다. 본 실험에서는 $Li_4Ti_5O_{12}$의 단점인 전기전도성을 향상시키고자 소량의 Ru를 첨가하여 $Li_4Ti_5O_{12}$를 고상법으로 제조하여 테스트하였다. TGA-DTA, XRD, SEM, 충 방전 테스트를 통해 분석을 실시하였다. Ru를 첨가하였을 때 용량은 약간 감소하였지만, 분극현상이 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 Ru를 3%와 4% 첨가하였을 때 높은 전류밀도인 10 C-rate 충 방전에서 용량감소율이 줄었다.

• 폴리머
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• 제37권4호
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• pp.518-525
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• 2013

폴리프로필렌(PP)을 매트릭스로, 황산처리된 녹조류(SGA)를 보강재로 사용한 바이오복합재료(biocomposites)의 기계적 특성을 향상시키기 위해 그래핀(GNP)의 평균입자크기와 첨가량에 따른 SGA/GNP/PP 복합재료를 제조하고 그 특성을 분석하였다. GNP의 첨가량에 의해 굴곡강도 및 충격강도는 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 반면에, SGA와 GNP의 영향으로 인해 굴곡탄성률 및 저장탄성률은 크게 증가하였다. 평균입자크기가 $5{\mu}m$(GNP5)인 크기가 작은 GNP를 보강재로 사용하였을 경우 평균입자크기가 $15{\mu}m$(GNP15)인 GNP를 보강재로 사용한 복합재료와 비교하여 상대적으로 우수한 기계적 특성을 보였다. 이는 상대적으로 GNP5의 효과적인 분산에 기인한 것이다. 반면에, GNP5를 보강재로 사용한 복합재료의 열팽창에 대한 저항 특성은 GNP15와 비교하여 상대적으로 감소한 결과를 나타내었으며, 이는 열전도 특성이 우수한 GNP5가 상대적으로 넓고 고르게 분포되어있기 때문에 복합재료 전체에 열이 쉽게 전달되었기 때문으로 해석할 수 있었다. 결과적으로 SGA/GNP/PP 복합소재는 굴곡저항, 저장탄성률, 댐핑특성 등은 충분히 향상되어 범용 바이오컴포지트로 적용가능하였다.

• International Journal of Railway
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• 제2권3호
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• pp.124-126
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• 2009

Energy savings can be achieved with optimum energy consumptions, brake energy regeneration, efficient energy storage (onboard, line side), and primarily with light weight vehicles. Over the last few years, the rolling stock industry has experienced a marked increase in eco-awareness and needs for lower life cycle energy consumption costs. For rolling stock vehicle designers and engineers, weight has always been a critical design parameter. It is often specified directly or indirectly as contractual requirements. These requirements are usually expressed in terms of specified axle load limits, braking deceleration levels and/or demands for optimum energy consumptions. The contractual requirements for lower weights are becoming increasingly more stringent. Light weight vehicles with optimized strength to weight ratios are achievable through proven design processes. The primary driving processes consist of: $\bullet$ material selection to best contribute to the intended functionality and performance $\bullet$ design and design optimization to secure the intended functionality and performance $\bullet$ weight control processes to deliver the intended functionality and performance Aluminium has become the material of choice for modern light weight bodyshells. Steel sub-structures and in particular high strength steels are also used where high strength - high elongation characteristics out way the use of aluminium. With the improved characteristics and responses of composites against tire and smoke, small and large composite materials made components are also found in greater quantities in today's railway vehicles. Full scale hybrid composite rolling stock vehicles are being developed and tested. While an "overdesigned" bodyshell may be deemed as acceptable from a structural point of view, it can, in reality, be a weight saving missed opportunity. The conventional pass/fail structural criteria and existing passenger payload definitions promote conservative designs but they do not necessarily imply optimum lightweight designs. The weight to strength design optimization should be a fundamental design driving factor rather than a feeble post design activity. It should be more than a belated attempt to mitigate against contractual weight penalties. The weight control process must be rigorous, responsible, with achievable goals and above all must be integral to the design process. It should not be a mere tabulation of weights for the sole-purpose of predicting the axle loads and wheel balances compliance. The present paper explores and discusses the topics quoted above with a view to strengthen the recommendations and needs for the weight optimization by design approach as a pro-active design activity for the rolling stock industry at large.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제25권1호
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• pp.123-132
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• 2000

To overcome problems of conventional glass ionomers, resin components have been added to glass ionomers. On a continuum between glass ionomers and composites are a variety of blends, employing different proportions of acid-base and free radical reactions to bring about cure. Popular groups defined between the ends are resin-modified glass-ionomers(RMGIs), polyacid-modified composite resins(Compomers) and ionomer modified resins. These groups show different clinical properties, and in selecting these materials for a restoration, one should sufficiently understand these different setting properties. In this study, some difference in the setting characteristics of different groups of hybrid ionomers were examined. Two RMGIs (Fuji2 LC,GC / Vitremer, 3M), three Compomers (Dyract AP, Dentsply / F2000, 3M / Elan, Kerr) were involved in this study. The identification of the setting characteristics of different groups was achieved by a two-stage study. First, thermal analysis was performed by a differential scanning calorimeter, and then the hardness of each group at different depth and time were measured by a micro-hardness tester. Thermal analysis was performed to identify the inorganic filler content and to record the heat change during setting process. The setting process was progressed for each material by chemical set mode and light-cured mode. In the hardness test, samples of materials were prepared with a 6mm-diameter metal ring, and the hardness was measured at the top, and 1mm, 2.5mm, 4mm below at just after a 40 second-cure, and after 10 minutes, 24 hours, and 7 days. Statistical analysis was performed by Mann-Whitney rank sum test to assess significant differences between set modes and types of materials, and by ANOVA and T-test to evaluate the statistical meanings of data at different times and depths of each materials. Followings are findings and conclusions derived from this study. Thermal analysis; 1. Compomers show no evidence of chemical setting while RMGIs exhibit heat output during the process of chemical setting. 2. Heat of cure of RMGIs exceed Compomers. 3. The net heat output of RMGIs through light-cured mode is higher than through chemically set mode. Hardness test; 1. Initial hardness of RMGIs immediately after light cure is relatively low, but the hardness increases as time goes by. On the contrary, Comomers do not show evident increase of the hardness following time. 2. Compomers show a marked decrease of setting degree as the depth of the material increases. In RMGIs, the setting degree at different depths does not significantly differ.

• Composites Research
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• 제32권1호
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• pp.37-44
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• 2019

스카프 접착 조인트를 마이크로 볼트로 보강하였을 때, 볼트의 보강효과를 얻을 수 있는지를 시험으로 연구하였다. 스카프 형상에 따른 조인트 보강효과를 확인하기 위해 3가지 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)를 고려하였다. 접착면적에 따른 핀의 밀도를 동일하게 유지하기 위해, 1/10, 1/20, 1/30 스카프비를 가지는 조인트에 각각 16, 32, 48개의 볼트를 보강하였다. 기준값을 획득하기 위해 접착제로만 체결된 조인트와 마이크로 볼트만 사용한 조인트에 대한 시험도 수행하였다. 시험 결과 접착제만 적용한 경우, 각 스카프비(1/10, 1/20, 1/30)에 따른 파손하중은 29.7, 39.6, 44.8 kN로 나타났다. 마이크로 볼트로 보강한 경우 파손하중은 스카프비에 따라 각각 28.4, 37.2, 40.1 kN으로 나타났는데, 순수 접착 조인트 파손하중의 96, 94, 90%에 해당한다. 마이크로 볼트만 사용한 경우, 파손하중은 접착 조인트 인장강도의 13-25%에 불과하였다. 스카프비 1/10 조인트의 피로시험 결과 접착제와 볼트를 동시에 사용한 하이브리드 조인트의 피로강도가 접착제만 사용한 경우의 피로강도보다 증가하였지만, 증가율은 2-3%로 미미하였다. 본 연구를 통해 박리응력이 파손의 주원인이 되는 구조물에서와 달리, 전단응력이 파손의 주원인이 되는 스카프 조인트의 경우 마이크로 볼트의 보강효과는 나타나지 않는 것을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.35-46
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제27권2호
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• pp.142-149
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• 2002

Low-viscosity composite resins may produce better sealed margins than stiffer compositions (KempScholte and Davidson, 1988: Crim, 1989). Plowable composites have been recommended for use in Class V cavities but it is also controversial because of its high rates of shrinkage. On the other hand, in the study comparing elastic moduli and leakage, the microfill had the least leakage (Rundle et at. 1997) Furthermore, in the 1996 survey of the Reality Editorial Team, microfills were the clear choice for abfraction lesions. The purpose of this study was to evaluate the microleakage of 6 compostite resins (2 hybrids, 2 microfills, and 2 flowable composites) with and without load cycling. Notch-shaped Class V cavities were prepared on buccal surface of 180 extracted human upper premolars on cementum margin. The teeth were randomly divided into non-load cycling group (group 1) and load cycling group (group 2) of 90 teeth each. The experimental teeth of each group were randomly divided into 6 subgroups of 15 samples. All preparations were etched, and Single bond was applied. Preparations were restored with the following materials (n=15) : hybrid composite resin [Z250(3M Dental Products Inc. St. Paul, USA), Denfil(Vericom, Ahnyang, Korea)], microfill [Heliomolar RO(Vivadent, Schaan, Liechtenstein), Micronew(Bisco Inc. Schaumburg, IL, USA)], and flowable composite［AeliteFlo(Bisco Inc. Schaumburg, IL, USA), Revolution(Kerr Corp. Orange, CA, USA)]. Teeth of group 2 were subjected to occlusal load (100N for 50,000 cycles) using chewing simulator(MTS 858 Mini Bionix II system, MTS Systems Corp. Minn. USA). All samples were coated with nail polish 1mm short of the restoration, placed in 2％ methylene blue for 24 hours, and sectioned with a diamond wheel. Enamel and dentin/cementum margins were analyzed for microleakage on a sclale of 0 (no leakage) to 3 (3/3 of wall). Results were statistically analyzed by Kruscal-Wallis One way analysis, Mann-Whitney U-test, and Student-Newmann-Keuls method. (p = 0.05) Results : 1. There was significantly less microleage in enamel margins than dentinal margins of all groups (p＜0.05) 2. There was no significant between six composite resin in enamel margin of group 1. 3. In dentin margin of group 1, flowable composite had more microleakage than others but not of significant differences. 4. there was no significant difference between six composite resin in enamel margin of group 2. 5. In dentin margin of group 2, the microleakage were R＞A =H=M＞D＞Z. But there was no significant differences. 6. In enamel margins, load cycling did not affect the marginal microleakage in significant degree. 7. In enamel margins, load cycling did affect the marginal microleakage only in Revolution. (p＜0.05).

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.98-105
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• 2017

본 연구에서는 후크형 강섬유와 PVA 섬유의 혼합비에 따른 하이브리드 섬유보강 시멘트 복합체의 인장거동에 미치는 변형속도의 효과에 대하여 평가하기 위하여, 후크형 강섬유와 PVA 섬유를 각각 1.5+0.5, 1.0+1.0, 0.5+1.0vol.%의 혼합비로 보강한 하이브리드 섬유보강 시멘트 복합체를 제작하였다. 그 결과, 후크형 강섬유보강 시멘트 복합체는 변형속도가 증가함에 따라 섬유와 매트릭스의 부착력이 향상되어 인장강도, 변형능력 및 파괴인성이 크게 향상되었으며, 후크형 강섬유 주변의 매트릭스에 발생하는 마이크로 균열에 의해 직선형으로 인발되는 섬유의 수가 감소하고, 인장강도 점 이후의 응력 저하가 급격하게 발생하였다. 한편, PVA 섬유는 변형속도 $10^{-6}/s$에서는 끊어지는 파괴거동이 나타났으나, 변형속도 $10^1/s$에서는 변형속도가 증가함에 따라 섬유가 인발되는 파괴거동에 의해 다중균열 개수 및 변형능력이 감소하였다. 후크형 강섬유 1.5vol.%, PVA 섬유 0.5vol.%를 혼입한 시험체(HSF1.5PVA0.5)는 PVA가 후크형 강섬유의 주변 매트릭스에 발생하는 마이크로 균열을 억제하여 후크형 강섬유의 인발저항성능을 향상시키기 때문에 가장 높은 인장강도를 나타내었으며, 변형능력 및 파괴인성의 DIF가 크게 향상되었다. 또한, 변형속도 $10^1/s$에서는 후크형 강섬유의 인발저항성능의 증가로 인하여 직선형으로 인발되는 섬유의 수가 증가하기 때문에 인장강도 점 이후의 응력 저하가 감소하여 파괴인성의 시너지는 양의 값을 나타내었다.