본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 이중 입자 모델을 이용하여 질화붕소 나노튜브-폴리메틸메타크릴레이트 나노복합재의 기계적 물성과 계면특성을 규명하였다. 단일 벽 나노튜브가 고분자 기지에 함침된 가로등방성 나노복합재 단위 셀 구조를 모델링한 후, 각 방향으로의 일축인장 및 전단 전산모사를 통해 나노복합재의 강성행렬을 예측하였다. 또한 강성행렬의 방향 평균을 취해 나노튜브가 기지 내에 랜덤 분포하는 경우의 등방성 탄성계수를 도출하였다. 분자동역학 해석 결과를 계면의 완전 결합을 가정한 이중 입자 모델 예측해와 비교한 결과, 질화붕소 나노튜브와 고분자 기지간의 계면이 불완전한 것으로 확인되었다. 나노튜브 주위에 형성되는 흡착계면의 물성을 예측하기 위해 2단계 영역 분할 기법을 도입하였고 계면의 불완전 결합을 선형 스프링으로 묘사하였다. 그 결과 다양한 스프링 컴플라이언스 값에 따른 흡착계면의 물성을 역 해석을 통해 확인할 수 있었다.
유리 섬유와 고분자로 구성된 복합재료에서는 이종재료 간의 계면 상호작용과 접착력이 재료의 성능과 기능에 큰 영향을 미친다. 따라서 표면처리에 의한 섬유개질 및 계면층 제어는 우수한 복합재료를 제조하는데 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 복합재료 계면에서의 물리화학적 현상을 개선하기 위해 실란커플링제를 이용한 유리 섬유의 형태구조 표면처리방법을 조사하였다. 또한 표면처리조건 (사이징 재료, 농도 등)에 따른 계면 특성과 이와 연관된 미세구조 분석을 통하여 유리 섬유/폴리프로필렌 복합재료의 계면설계기법을 제시하였다.
In this study, an influence of local variation of nanoparticulate volume fraction on the homogenized elastic properties is investigated. It is well known that interface effect is dependent on the radius and volume fraction of reinforced nanofillers. However, there is no study on the multiscale modeling and analysis of polymer nanocomposites including polydispersed nanoparticles with consideration of interphase zone, which is dependent on the volume fraction of corresponding nanoparticles. As results of numerical examples, it is confirmed that an influence of local variation of nanoparticulate volume fraction should be considered for non-dilute system such as cluster of nanoparticles. Therefore representative volume element analysis is conducted by considering local variation of nanoparticle volume fraction in order to analyze the practical size of cell including hundreds of nanoparticles. It is expected that this study could be extended to the multiparticulate nanocomposite systems including polydispersed nanoparticles.
콘택트렌즈용 하이드로젤로의 단백질 흡착량을 시간에 따라 분석하여 계면으로 확산되는 단백질 흡착 반응속도를 연구하였다. HEMA(hydroxyethylmethacrylate)계열 하이드로젤과 silicone계열 하이드로젤을 단백질(알부민 또는 IgG)용액에 침지시킨 후 단백질 흡착량을 시간에 따라 측정하였다. 모든 하이드로젤로의 단백질 흡착량은 단시간(10분)에 급격히 증가한 후 90분 동안 변화 없이 일정하였다. 빠른 단백질 분자의 확산에도 불구하고 계면에너지 감소는 한 시간 이상 진행되는데 이는 계면 탈수 현상이 한 시간 이상 진행되기 때문으로 이해된다. 계면에너지와 단백질 흡착량의 상관관계를 이해하여 콘택트렌즈 재질로의 단백질 흡착 반응 속도의 메커니즘을 분석하였다.
Li metal is accepted as a good counter electrode for electrochemical impedance spectroscopy (EIS) as the active material in Li-ion and Li-ion polymer batteries. We examined the existence of signal noise from a Li-metal counter quantitatively as a preliminary study. We suggest an electrochemical cell with one switchable electrode to obtain the exact impedance signal of active materials. To verify the effectiveness of the switchable electrode, EIS measurements of the solid electrolyte interphase (SEI) before severe $Li^+$ intercalation to SFG6 graphite (at > ca. 0.25 V vs. Li/$Li^+$) were taken. As a result, the EIS spectra without the signal of Li metal were obtained and analyzed successfully for the following parameters i) $Li^+$ conduction in the electrolyte, ii) the geometric resistance and constant phase element of the electrode (insensitive to the voltage), iii) the interfacial behavior of the SEI related to the $Li^+$ transfer and residence throughout the near-surface (sensitive to voltage), and iv) the term reflecting the differential limiting capacitance of $Li^+$ in the graphite lattice.
Advanced adhesive technologies and demanding applications of adhesive joints can no longer be developed successfully by the traditional "trial and error" approach. Appropriate technical solutions require reference to a reliable basis of well-established scientific knowledge about the elementary mechanisms of adhesion (i.e. the 'fundamental adhesion') as they are responsible for the capability of the compound w transmit mechanical force between the adhesive and the substrate surface (i.e. the 'practical adhesion'). Adhesion mechanisms also influence the formation of polymer structure in the adhesive and the resulting macromolecular dynamics in the interphase that is formed in the adhesive near to the substrate. These manifold molecular factors rule the macroscopic behaviour of an adhesive bond line in terms of mechanical and other physical properties as well as in terms of durability. This paper reviews the level of refinement that understanding of fundamental adhesion has achieved up to now.
Process conditions for the impregnation of polycarbosilane preceramic polymer into SiC-based composites were investigated. Two kinds of preceramic polymer (PCP) was impregnated into SiC-fiber fabrics with different solvents of n-hexane and divinylbenzene (DVB). Both microstructural observations and mechanical tests were conducted to evaluate the impregnation. The matrix phases were particulated in the case of hexane solvents. Apparent relative density of the matrix was about 78.8%. The density of matrix was increased to about 96.1-98.8% when the DVB was used; however, brittle fracture was observed during a bending test. The modulus of toughness was less than $0.74J/m^3$. The fabric impregnated with a mixed PCP-dissolved solution showed intermediate characteristics with relative high density of filling (apparent density of ~96.1%) as well as proper bending behavior. The modulus of toughness was increased to about $5.31J/m^3$. The composites developed by changing the precursor and solvent suggested the possibility of fabricating SiCf/SiC composites without a fiber to matrix interphase coating.
고무-섬유로 이루어진 고무복합체 제조공정을 단순화하기 위한 직접블렌딩 기술을 본 연구에서 제시하였다. 직접블렌딩 방법은 레소시놀, 헥사메틸테트라민, NaOH로 이루어진 결합체를 고무혼합물 배합공정에 직접 혼합하여 보강섬율의 접착제 처리공정을 생략할 수 있는 방법이다. 이러한 직접블렌딩 메커니즘을 규명하기 위해 결합체를 직접 고무혼합물에 블렌딩한 경우와(Case I) 결합체를 수용액 상에서 반응시켜 경화물을 얻은 후 이를 분쇄하여 고무혼합물에 배합하는 경우를(Case II) 비교하였다. 모폴로지 분석결과에 의하면 Case II의 경우 결합체와 매트릭스 고무 사이에 뚜렷한 계면이 발생하였지만, Case I의 경우 적절한 가공조건 아래서 결합제와 매트릭스 고무 사이의 반응에 의해 새로운 상이 생성됨을 알 수 있었다. 또한, SBR-나일론 고무복합체의 최적 성능을 위한 결합제의 최적 조성은 레소시놀과 헥사메틸렌테트라민의 mole비가 1.2:1인, 즉 레소시놀과 포름알데히드의 mole비가 1:5인 조성이었다.
Interfacial evaluation of various combinations of both Flax and Hemp fibers/polypropylene were performed by using micromechanical test and nondestructive acoustic emission (AE). It can be because interfacial adhesion between the natural fiber surface and matrix plays an important role in controlling the overall mechanical properties of polymer composite materials by transferring the stress from the matrix to the fiber. It is necessary to characterize the interphase and the level of adhesion to understand the performance of the composites properly. Microfailure mechanism of single Flax fiber bundles were investigated using the combination of single fiber tensile test and nondestructive acoustic emission. Microfailure modes of the different natural fiber/polypropylene systems were observed using optical microscope and determined indirectly by AE and their FFT analysis.
Polymer alloys of poly(ethylene terephthalate)(PET) and nylon6(PA6) which were not miscible each other by themselves were successfully prepared through melt compounding using a twin-screw extruder by utilizing epoxy as reactive compatibilizer. At the epoxy(DGEBA) amount of 0.5~2wt%, the domain size(average diameter) of the discontinuous phase could be reduced up to 0.2${\mu}m$ from 1-5${\mu}m$ that of the simple blend without epoxy. The reaction was presumed to happen mostly at interphase from the result of maximum increase of melt viscosity at the middle range of PET/PA6 blend ratio. It is expected that alloy fibers of PET/epoxy/PA6 with enough mechanical strength for use can be prepared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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