• 한국분말재료학회지
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• 제21권1호
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• pp.50-54
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• 2014

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.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권2호
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• pp.117-124
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• 2021

This work focused on the novel numerical tool for the bending responses of carbon nanotube reinforced composites (CNTRC) beams. The higher order shear deformation beam theory (HSDT) is used to determine strain-displacement relationships. A new exponential function was introduced into the carbon nanotube (CNT) volume fraction equation to show the effect of the CNT distribution on the CNTRC beams through displacements and stresses. To determine the mechanical properties of CNTRCs, the rule of the mixture was employed by assuming that the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs)are aligned and distributed in the matrix. The governing equations were derived by Hamilton's principle, and the mathematical models presented in this work are numerically provided to verify the accuracy of the present theory. The effects of aspect ratio (l/d), CNT volume fraction (Vcnt), and the order of exponent (n) on the displacement and stresses are presented and discussed in detail. Based on the analytical results. It turns out that the increase of the exponent degree (n) makes the X-beam stiffer and the exponential CNTs distribution plays an indispensable role to improve the mechanical properties of the CNTRC beams.

• Composites Research
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• 제37권1호
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• pp.32-39
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• 2024

고체수소저장은 수소 기반 경제 발전과 에너지 저장 기술 혁신의 핵심 주제로 부각되고 있다. 이러한 저장 방식은 압축 및 액화수소 저장 등 기존 방식에 비해 안전성과 저장 및 운용 효율성 측면에서 우수한 특성을 보여주고 있다. 본 연구에서는 다양한 구조적 설계 요소 별로 나노튜브 표면에서의 고체수소저장 성능을 평가하고자 한다. 본 연구는 나노튜브의 저장 메커니즘을 밝히고자 분자 역학 시뮬레이션(MD)을 도입하여 수행되었다. 본 연구의 시뮬레이션에는 다양한 직경, 다중벽 구조(MWNT), 단일벽 구조(SWNT)의 탄소나노튜브(CNT) 및 붕소-질소 나노튜브(BNNT)가 도입되어 진행되었다. 방사형 밀도 함수(RDF)를 통해 다양한 조건에서 수소의 저장 및 효과적인 방출을 분석한 결과, 반경 감소와 이중벽 구조가 고체 수소 저장을 높이는 데 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 붕소-질소 나노튜브의 수소 저장 용량은 탄소 나노튜브에 비해 낮게 측정되었지만, 유효 수소 저장 측면에서는 탄소 나노튜브를 훨씬 능가하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제19권3호
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• pp.1-6
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• 2006

최근들어 고성능의 전자 장비들의 구조는 점점 복잡해지고, 이로 인해 발생되는 전자파 간섭(EMI) 및 적합성(EMC) 문제는 상업적으로나 군사적으로 매우 중요한 문제이다. 자동차, 비행기, 디스플레이 산업 등에서 민감한 전자 장비들과 밀집된 시스템들은 전자기파로부터 보호될 필요성이 있다. 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)가 첨가된 유리직물 복합재료와 전도성이 우수한 탄소복합재료를 차폐 물질로 제작하고 전기적 특성을 측정하였다. 관심 주파수 영역은 $300MHz{\sim}1GHz$의 영역이다. 전도성 필러가 첨가된 유리직물 복합재료와 이것으로 이루어진 차폐 기구물의 차폐 특성은 3-D 전자기장 해석 툴을 사용하여 예측해 보았다. 탄소복합재료 기구물의 차폐 특성은 전자파 무반향실에서 측정되었다. 설계에 따라 -20 dB 이상의 전자파 차폐 효율을 보이는 기구물을 제작할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권5호
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• pp.657-664
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• 2013

에폭시 수지에 다중벽 탄소나노튜브를 첨가하여 초음파 처리와 전단혼합 방법으로 분산시켜 다중벽 탄소나노튜브로 강화된 에폭시 복합재료를 제조하였으며, 에폭시 수지 내 다중벽 탄소나노튜브의 분산 적정성을 판단하고 기계적 및 열적 물성을 고찰하였다. 충전재 분산에 대한 평가를 위해 정성적인 방법으로 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지를 사용하였고, 정량적인 판단을 위해 인장실험을 실시하였다. 또한, 열적 특성을 평가하기 위해 열팽창계수(coefficient of thermal expansion, CTE)를 측정하였다. 주사전자현미경 사진 및 인장 강도와 영률(Young's modulus)의 작은 편차를 통해서 다중벽 탄소나노튜브가 에폭시 수지 내에 적절히 분산되었음을 확인하였다. 충전재 함량에 따라 인장 강도와 영률이 증가함을 보였고 열팽창계수 측정에서는 열안정성 개선을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.64-71
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• 2004

본 연구의 목표는 X-band 대역 주파수에서의 샌드위치 구조를 갖는 레이더 흡수 구조체 (RAS)를 설계하는 것이다. 면재로는 전도성의 카본블랙을 함유한 유리직물/에폭시 복합재료와 카본직물/에폭시 복합재료를 사용하였다. 심재로는 다중벽의 탄소나노튜브를 함유한 폴리우레탄 폼을 사용하였다. X-band에서의 유전율은 전송선법을 사용하여 측정하였다. 샌드위치 구조에서의 반사손실 특성은 다층을 갖는 구조에서의 투과 반사에 대한 이론을 사용하여 고찰하였다. 그 결과로부터 세 가지 종류의 모델을 선택하고 제작하여 자유공간 기법으로 반사손실을 측정하였다. 이들의 실험결과는 10 dB 흡수 영역의 대역폭은 계산된 결과와 거의 일치하는 경향을 보였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제31권3호
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• pp.188-192
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• 2018

In this study, we fabricated an $NO_X$ gas sensor using a composite film of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT)/zinc oxide (ZnO). Carbon nanotubes (CNTs) show good electronic conductivity and chemical-stability, and zinc oxide (ZnO) is a wide band gap semiconductor with a large exciton binding energy. Gas sensors require characteristics such as high speed, sensitivity, and selectivity. The fabricated gas sensor was used to detect $NO_X$ gas at different $NO_X$ concentrations. The sensitivity of the gas sensor increased with increasing gas concentrations. Additionally, while changing the temperature inside the chamber containing the MWCNT/ZnO gas sensor, we obtained the sensitivity and normalized responses for detecting $NO_X$ gas in comparison to ZnO and MWCNT film gas sensors. From the experimental results, we confirmed that the gas sensor sensing mechanism was enhanced in the composite-film gas-sensor and that the electronic interaction between MWCNT and ZnO contributed to the improved sensor performance.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.312-316
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• 2016

In this study, we fabricated $NO_x$ gas sensor by using multi-walled carbon nanotubes(MWCNT)/zinc oxide(ZnO) composite film. Carbon nanotubes (CNTs) have good electronic, chemical-stability, and sensitivity characteristics. And zinc oxide (ZnO) is a wide band gap and large exciton binding energy semiconductor. In particular, gas sensors require characteristics such as high speed, sensitivity, and selectivity. The fabricated gas sensor was used to detect $NO_x$ gas for different values of the $NO_x$ gas concentrations. The gas sensor that absorbed$NO_x$ gas molecules showed a increasing in resistance. The sensitivity of the gas sensor was increased by increasing the gas concentrations. Additionally, while changing the temperature inside the chamber for the MWCNT/ZnO composite film gas sensor, we obtained the sensitivity. And the comparison analysis to ZnO film gas sensor for detecting $NO_x$ gas. From the experiment result, we confirmed improvement of $NO_x$ gas detection characteristics using the MWCNT/ZnO composite film.

• Composites Research
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• 제17권4호
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• pp.47-52
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• 2004

본 논문에서는 사출성형법과 용매를 이용한 필름 캐스팅 방법을 혼용하여 MWNT/PMMA 나노복합재료의 제작방법을 확립하였다. 본 제작법을 이용하여, PMMA 모재 내에서 MWNTs의 분산도를 향상시킬 수 있었고 또한 분산상을 유지하면서 복합재료를 제작할 수 있었다. 제작된 복합재료의 기계적 물성을 측정하였고, 주사현미경 사진을 이용하여 파단면에서의 분산도를 확인해 보았다. 아울러 계면활성제가 MWNTs의 분산도 향상 및 기계적 물성 향상에 미치는 영향을 알아보았다

• 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.