Much of requirements to the civil and building structures have been changed in accordance with the social and economic progress. Ductility of high performance fiber reinforced cementitious composites(HPFRCCs), which exhibit strain hardening and multiple crackling characteristics under the uniaxial tensile stress is drastically improved. In HPFRCC application, PVA fiber has been dominantly used as a reinforcement because of its excellent alkali resistant nature as well as high strength. But the inherent strong hydrophilicity of PVA fiber promotes the moisture absorption in cement matrix and thus it may cause the corrosion of steel structure. Therefore, it is necessary to control the interfacial adhesion of cement composites. In present study, to control the interfacial adhesion of the cementitious composites reinforced by PVA fiber, UV irradiation of the PVA fiber were performed and their effects on the adhesion property and general characteristics were investigated extensively.
Mahaling R. N.;Jana G. K.;Das C. K.;Jeong, H.;Ha C. S.
Macromolecular Research
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제13권4호
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pp.306-313
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2005
Surface modified nanofillers are often used as curative-cum reinforcing agents for functional polymers. The polymer nanofiller interaction depends on the curative systems used. In the present study the carboxylic group of the carboxylated nitrile elastomer participated in the reaction with Zn-ion coated nanosilica filler producing a type of ionomeric elastomer. The interaction at the molecular level thus produced a high modulus vulcanizate. In this case, the S and MBT system, as curative, had an edge over the MDA and DPG curative system. Interfacial adhesion was enhanced in the presence of Zn-ion-coated nanosilica filler associated with dynamic mechanical behavior. The inferior properties obtained in the case of the MDA and DPG curative system were due to the decreased reactivity of the silica surface, thus reducing interfacial adhesion.
Carbon blacks (CBs) have been widely used as reinforcing materials in advanced rubber composites. The mechanical properties of CB-reinforced rubber composites are mostly controlled by the extent of interfacial adhesion between the CBs and the rubber. Surface treatments are generally performed on CBs to introduce chemical functional groups on its surface. In this study, we review the effects of various surface treatment methods for CBs. In addition, the preparation and properties of CB-reinforced rubber composites are discussed.
자체-센서와 미세 작동기 응용을 위한 CNT와 ITO로 코팅된 나노복합재료의 계면접착 내구성과 전기적 특성을 평가하였다. 나노복합재료의 접착 및 계면 내구성은 반복하중 피로시험에 따른 전기저항도를 측정하여 평가하였다. CNT와 ITO의 고유 전기적 특성으로 인하여 CNT가 코팅된 PVDF 나노복합재료는 ITO가 코팅된 경우보다 다소 낮은 전기저항도를 나타내었으나, 모두 양호한 자체-감지능을 보여주었다. CNT/PVDF와 ITO/PVDF 나노복합재료 모두 계면 내구성은 양호함을 확인하였다. 정적 접촉각 시험을 통해 CNT와 ITO 그리고 PVDF간의 표면에너지, 접착일, 그리고 퍼짐계수를 평가하여 계면 내구성과 의 상호 관련성을 확인하였다. 수용액에서 CNT와 ITO로 코팅된 PVDF 시편의 최적의 작동성은 주파수와 전압을 달리하여 레이져 변위센서를 사용한 연신율 변화로 측정하였다. 작동된 두 나노복합재료들의 연신율은 주파수가 증가함에 따라 감소하며, 반면에 전압의 증가에 따라 상승하였다. 각 나노복합재료의 나노구조 및 고유의 전기적 특성으로 인하여, CNT/PVDF가 ITO/PVDF 보다 자체-감지 및 작동기로서 더 적합하다는 것을 알 수 있었다.
폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 섬유의 산 처리와 자외선 조사 처리에 의한 섬유표면의 미세구조 변화를 SEM과 AFM을 통하여 살펴보고 RMS roughness로 분석하였으며, 접촉각 측정을 하였다. 또한, PAR 섬유의 표면개질이 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 수지와의 계면접착력에 어떠한 영향을 미치는지를 섬유 풀-아웃 시험(Fiber Pull-out)을 통해 분석하였다. 산처리 농도와 자외선 조사 처리 시간이 증가함에 따라 PAR 섬유의 표면에 에칭이나 크랙이 발생하면서 표면의 거칠기가 증가하는 양상을 보였으며, 물에 대한 접촉각은 감소하는 결과를 보였다. PEN 수지와의 계면접착력을 분석한 결과, 산 처리 농도의 증가와 자외선 조사처리 시간이 경과에 따라 증가하였고 특히, 산 처리 농도 pH 3, 자외선 조사 처리시간이 24 h일 때 최대 계면접착력을 보였다. 이는 섬유표면조도의 증가에 따른 섬유 표면적의 증가로, 계면에서 상호작용할 수 있는 면적이 증가하기 때문이라고 볼 수 있다.
비닐에스테르 수지와 탄소섬유의 계면접착력 향상을 위하여 탄소섬유에 물에 분산된 carboxy modified poly(hydroxy ether) (C-PHE)와 수용성 고분자인 poly(hydroxy ether ethanol amine) (PHEA) 및 비수용성인 poly(hydroxy ether) (PHE) 로 코팅하였다. 고분자로 코팅된 탄소섬유와 수지의 계면전단강도는 micro-droplet 시편을 제조하여 측정하였으며,각 시료마다 30개 이상의 시편을 사용하였다. 접착기구 규명을 위하여 코팅재로 사용된 고분자와 비닐에스테르 수지와 계면에서 확산현상을 고찰하였으며, 접착성 시험 후 탄소섬유의 표면을 SEM을 이용하여 분석하였다. PHE와 C-PHE코팅으로 탄소섬유의 계면전단강도가 크게 증가하였으며, 이는 이들 고분자의 비닐에스테르에 대한 우수한 용해도(solubility)때문으로 보여진다. 하지만 용해도가 낮은 PHEA코팅은 접착력 향상에 효과가 없었다.
습식 개질전처리를 통해 무전해 도금 니켈/폴리이미드 박막을 형성하였으며, 이때 도금 후처리 공정인 후속 열처리 조건에 따른 무전해 니켈 도금 박막과 폴리이미드 사이의 필 강도를 $180^{\circ}C$인 경우 필 강도는 $38.6{\pm}1.1g/mm$에서 $180^{\circ}C$ 처리 시에 $26.8{\pm}2.2g/mm$로 감소하였다. 습식 개질전처리에 의해 폴리이미드 표면에 형성된 carboxyl 결합과 amide결합은 니켈과 폴리이미드 사이의 계면 접착기구와 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다. 후속 열처리 온도에 상관없이 파괴경로는 모두 폴리이미드 내부였으며, 이때 후속 열처리 온도에 따른 무전해 니켈 도금 박막과 폴리이미드 사이의 박리 강도 거동은 파면 부근에 형성된 carbonyl oxygen결합의 감소와 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다.
섬유강화 복합재료에서 가장 중요한 부분은 섬유와 수지간의 계면 접착특성이다. 본 총설에서는, 섬유강화 복합재료의 계면특성을 평가하기 위해 사용되는 미세역학 시험법에 대해 역사적 초점을 두어 서술하고자 한다. 미세역학 시험법은 섬유 한 가닥과 기지재료 간의 계면 접착특성을 전단력평가로 관측하는 재료자체의 변수만이 고려되는 평가법으로써 계면에 대한 보다 정량적인 접착특성 및 감지능을 고찰할 수 있다. 미세역학시험법을 이용한 이전의 연구와 비교적 최근 연구동향을 본 총설에서 비교 논의하며, 미세역학 실험법에 대한 응용과 앞으로의 발전을 설명하고자 한다.
차세대 반도체의 초미세 Cu 배선 확산방지층 적용을 위해 원자층증착법(atomic layer deposition, ALD) 공정을 이용하여 증착한 RuAlO 확산방지층과 Cu 박막 계면의 계면접착에너지를 정량적으로 측정하였고, 환경 신뢰성 평가를 수행하였다. 접합 직후 4점굽힘시험으로 평가된 계면접착에너지는 약 $7.60J/m^2$으로 측정되었다. $85^{\circ}C$/85% 상대습도의 고온고습조건에서 500시간이 지난 후 측정된 계면접착에너지는 $5.65J/m^2$로 감소하였으나, $200^{\circ}C$에서 500시간 동안 후속 열처리한 후에는 $24.05J/m^2$으로 계면접착에너지가 크게 증가한 것으로 평가되었다. 4점굽힘시험 후 박리된 계면은 접합 직후와 고온고습조건의 시편의 경우 RuAlO/$SiO_2$ 계면이었고, 500시간 후속 열처리 조건에서는 Cu/RuAlO 계면인 것으로 확인되었다. X-선 광전자 분광법 분석 결과, 고온고습조건에서는 흡습으로 인하여 강한 Al-O-Si 계면 결합이 부분적으로 분리되어 계면접착에너지가 약간 낮아진 반면, 적절한 후속 열처리 조건에서는 효과적인 산소의 계면 유입으로 인하여 강한 Al-O-Si 결합이 크게 증가하여 계면접착에너지도 크게 증가한 것으로 판단된다. 따라서, ALD Ru 확산방지층에 비해 ALD RuAlO 확산방지층은 동시에 Cu 씨앗층 역할을 하면서도 전기적 및 기계적 신뢰성이 우수할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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