In this work, the carbon fibers-reinforced carbon matrix composites made with different carbon char yields of phenolic resin matrix have been characterized by mechanical flexural tests for acoustic emission properties. The composites had been fabricated in the form of two-dimensional polyacrylonitrile based carbon fibers during the carbonization process. It was found that the composites made with the carbon char yield-rich of resin matrix result in better mechanical interfacial properties, i.e., the interlaminar shear strength (ILSS) of the composites. The data obtained from the acoustic emission monitored appeared to show that the composites made with carbon char yield-rich were also more ductile. From the acoustic emission results, the primary composite failure was largely depended on the debonding at interfaces between fibers and matrix. The interlaminar shear strengths of the composites were correlated with the acoustic emission results.

The effect of surface free energy on the positive temperature coefficient (PTC) of carbon black/thermoplastic resin composites was investigated. The thermoplastic resins such as EVA, LDPE, LLDPE and HDPE were used with the addition of 30 wt.% of the carbon black. The surface free energy of the composites was studied in the context of two-liquid contact angle measurements, i.e., deionized water and diiodomethane. It was observed that the resistivity on PTC composites Was greatly increased near the crystalline melting temperature, due to the thermal expansion of polymeric matrix. From the experimental results, it was proposed that the decrease of surface free energy induced by interactions between carbon black surfaces and polymer chains is an important factor to the fabrication of a PTC composite made of carbon black and polymeric matrix.

자동차, 항공기 및 기타 산업에서 복합재료의 사용은 증가되어 왔고 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 복합재료중의 하나인 carbon-epoxy 복합재료의 열 특성에 관하여 알아보았다. 반복적인 냉각과 가열이 부가된 후 복합재료의 탄성계수의 변화를 관찰하여 봄으로써 복합재료가 가지고 있는 여러 열 특성에 관하여 여러 열 특성에 관하여 연구하였다. 이 연구에서는 G(sub)13값은 약한 감소하기는 하였으나 별다른 변화를 보이지 않았으며 열충격의 경우가 열피로의 경우보다 변화량이 작았다. E1값은 가해진 온도와 가열 횟수에 따라하여 조금씩 증가하였고, E2, G(sub)23값은 열피로의 경우 처음에는 어느 정도 그 값이 감소하나 가해진 횟수에는 큰 영향을 받지 않았으며 열충격의 경우에는 온도에 따라 다른 현상을 보였다.

자동차, 항공기 및 기타 산업에서 복합재료의 사용은 증가되어 왔고 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 복합재료중의 하나인 Carbon-epoxy 복합재료의 열 특성에 관하여 알아보았다. 반복적인 냉각과 가열이 부가되는 열 피로에서 복합재료의 탄성계수의 변화를 관찰하여 봄으로써 복합재료가 가지고 있는 여러 열 특성에 관하여 연구하였다. 일반적으로 복합재료는 온도가 증가하면 탄성계수가 감소한다고 알려져 있다. 이러한 결과와는 달리 본 연구에서 수행한 실험에서는 열 피로가 부가되었을 때에는 어느 정도 온도까지는 탄성계수가 증가하다가 다시 감소하는 특이한 현상을 관찰할 수 있었다.

탄소섬유-에폭시 복합재료의 전파 반사특성을 전파전송 이론에 근거하여 해석하였다. 탄소섬유 복합재료의유전상수를 투과/반사법에 의해 4-12GAz 주파수 범위에서 측정하였다. 측정된 재료정수로부터 반사손실을 시편의두께와 주파수의 함수로 계산하였다. 탄소섬유 복합재료는 높은 유전상수와 도전손실 특성에 의해 전파의 반사율이 매우 높았다. 그러나 파장에 비해 시편의 두께가 작은 경우 반사손실은 두께에 매우 민감하였으며, 이는 입력 임피던스의 변화에 기인하는 것으로 해석되었다. 이러한 결과로부터 전자파 차폐를 극대화시키기 위해서는 특히 저주파 대역에서 시편의두께 조절이 매우 중요함을 제시할 수 있었다.

폴리아크릴로나트릴(PAN)계 탄소섬유 및 안정화 PAN섬유를 사용하여 제조한 페놀수지 복합재료의 열주기 산화저항성에 섬유표면의 인산코팅 유.무가 미치는 영향을 조사하였다. 각 복합재료의 열주기 산화저항성은 열중량분석기의 원리를 응용하여, 공기중에서 hot zone과 cold zone을 주기적으로 반복이동하는 열충격조건에 노출되면서 초래되는 복합재료의 중량변화를 측정하여 비교하였다. 시험변수로는 hot zone에 노출된 온도, 시간 및 싸이클횟수를 선정하였다. 이 시험방법은 비교적 단순하며, 작은 크기의 시편으로도 가능하고, 중량변화가 온-라인 모니터에서 직접 감지되므로 데이타의 신뢰성이 ?다. 각 시험조건에서 인산코팅한 섬유를 사용한 복합재료가 그렇지 않은 재료보다 고온에서의 높은 산화저항성 때문에 우수한 열주기저항성을 보여 주었다. 또한 인산코팅의 존재 여부가 열주기시험 후의 탄소섬유-페놀수지 및 안정화 PAN섬유-페놀수지 복합재료의 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다.

4방향성(4D)탄소섬유 프리폼을 각각 polyfurfury1 alcohol과 석탄계 핏치로 함침하는 방법과 CVI방법에 의하여 열분해 탄소로 증착하는 방법을 채택하여 4방향성 탄소/탄소 복합재를 제작하였다. 아크플라즈마 토치 및 지상연소 시험에 의하여 이들의 삭마특성을 비교 관찰하였다. 4D 탄소/탄소 복합재의 기공도는 밀도가 증가할 수록 감소하였으며, 고밀도화된 시편일 수록 삭마저항성이 우수하게 나타났다. CVI-핏치계 4D 탄소/탄소 복합재가 내삭마 성능이 가장 우수하였다. 삭마거동은 결합재의 종류와 복합재의 밀도 및 기공도에 크게 의존함을 알 수 있었다.

석탄계 핏치의 열처리 온도 및 압력에 따른 결정화도와 기공도 그리고 산화저항성 등을 관찰하였으며, hexagonal type 4D 탄소/탄소 복합재를 석탄계 핏치로 가압함침 및 탄화시킨 다음 가해준 압력이 고밀도화에 미치는 영향을 관찰하였다. 석탄계 핏치의 가압탄화 압력이 흑연화도에 크게 영향을 미치지 않았으며, 기공면적비에 있어서는 압력을 600bar로 상승시켜 줌으로써 상압 처리한 경우 보다 1.5배 정도 감소 하였다. 650˚C까지 열처리하여 얻은 코우크스의 산화반응 개시온도는 처리압력이 증가함에 따라서 지연되었다. 탄소/탄소 복합재의 함침압력을 100bar에서 600bar로 상승시켜 줄 경우 밀도 증가율이 크게 향상 되었으며 기공도는 감소하였다.

본 논문에서는 정속마찰 시험기를 사용하여 공기중에서 핏치/CVI계와 페놀/CVI계 낱소/탄소 복합재료의 마찰특성을 평가하고 상호 비교하였다. 운용조건(마찰거리, 마찰속도, 마찰압력)에 관계없이 페놀/CVI계의 평균 마찰계수가 핏치/CVI계 보다 높은 값을 나타내었다. 마찰거리가 4Km이하 일때는 평균 마찰계수가 불안정한 경향을 나타내고 그 이후에서는 안정한 평균 마찰계수 값을 갖는다. 또한 마찰속도와 마찰압력이 증가할수록 평균 마찰계수는 감소하는 경향을 나타내며, 페놀/CVI계의 평균 마찰계수가 핏치/CVI계 보다 높고 마찰면 온도 상승률과 최대 마찰면 온도도 높다. 마찰계수는 마찰면 온도의 영향을 받으며, 마찰속도와 3kg/cm2이하에서 마찰압력이 커질수록 최대 마찰계수를 갖는 마찰면 온도는 높아진다.

탄소/페놀릭 복합재의 삭마 미세구조와 특성에 대하여 설명하였다. 삭마현상은 추진제와 산화제 사이의 반응에 의한 수증기와 탄산가스의 몰분율에 의해 좌우된다. 그러나, 이 연구논문은 삭마현상이 탄소섬유의 직조형태, 직조밀도, tow크기에 의해서도 변화될 수 있음을 주사전자현미경, 밀도, 열전도도. 삭마표면등을 통해 설명했다. 3가지의 직조형태중, 3K8HS 직조구조가 3K twill구조나 12K8HS구조보다 우수한 내삭마성을 보임을 설명했다.

PAN계 탄소섬유 roving 및 fabric을 2170˚C에서 열처리 하였다. 열처리를 행하지 않은 탄소섬유 fabric과 행한 것을 사용하고, Autoclave를 이용하여, CFRP와 CFRP의 성형체를 제조하였다. 열처리를 행한 탄소섬유 roving과 행하지 않은것 및 두종류의 성형체의 분석을 통하여, 열처리에 따른 탄소섬유 및 탄소복합재의 물리적. 기계적 특성변화를 연구하였다. 열처리 후 성유의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과 탄소섬유의 직경이 6.8μ m에서 6.4μ m으로 감소하였으며, 열중량분석을 행한 결과 내산화성이 증진되었음을 알았다. 단섬유인장실험 결과 인장강도는 탄소섬유의 (3.11± 0.32)× 103 MPa 에서 열처리 섬유의 (1.87± 0.26)× 103MPa으로 감소되었으나, 탄성율은 탄소섬유의 (1.94± 0.06)× 105 MPa에서 열처리 섬유의 (2.02± 0.11)× 105MPa으로 증가하였다. 층간전단강도 측정 실험을 한 결과 그 값이 CFRP(148.8±1.6Mpa)가 CFRP(82.2±1.1Mpa)에 비하여 높음을 알 수 있었고, torch test 결과 CFRP는 층간분리 없이 매끄러운 삭마가 일어나나, GFRP는 층간분리가 발생함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 원료 석탄 핏치와 흑연화성이 우수한 THF 가용성분만을 추출한 핏치 결합재에 8H/Satin woven fabric 프리프레그 및 고탄성 및 고강도계 연속 탄소섬유 등을 보강하여 가압열성형법으로 green body 를 제조한 다음 탄화, 함침, 재탄화 및 흑연화 공정을 거쳐 열적 미 기계적물성이 우수한 CFRC를 제조하였으며, 주사전자현미경, 편광현미경, X선회절분석,열중량분석, 굴곡강도, 굴곡탄성률, 충간전단강도 등을 시험하였다. THFSP결합재를 2300˚C까지 열처리 한 다음 X선회절분석을 한 결과, 결정성이 가장 우수하여 (002) 면에서 C0/2인 값이 3.380Å였으며, 2θ값도 26.276˚로 천연흑연의 Bragg angle에 거의 접근하였으며 공기산화 반응특성을 시험하기 위하여 등온 열중량분석을 한 결과 2300˚C까지 흑연화 한 THFSP결합재가 산화에 대하여 가장 우수한 저항성을 나타내었다. 섬유용적률이 증가됨에 따라 65~70%까지는 기계적 물성이 중가하는 경향을 보였지만 그이상 섬유가 보강된 CFRC는 결합재의 부족으로 인하여 오히려 기계적 물성이 감소하였다. 또한 굴곡강도 시험후 주사전자현미경으로 파괴 단면을 관찰한 결과 THFSP결합재가 흑연화성이 우수하여 파괴시 결합재가 외력에 대한 흡수가 양호하여 보강재의 파괴를 억제했기 때문에 기계적 물성도 우수하게 나타났다.

본 연구에서는 탄소/탄소복합재료의 마모특성에 대한 탄소섬유 길이의 영향을 고찰하였다. 매트릭스 precursor로 레졸형의 페놀수지와 강화재로 표면처리를 하지않은 PAN계 단섬유형 탄소섬유를 사용하여 액상함침법으로 1회의 고온열처리 공정과 4회의 탄화공정을 통하여 탄소/탄소복합재료를 제조하였다. Disk-on-disk형의 마모시험기를 통하여 상대 마찰재로 AISI 304 stainliss steel을 사용하여 0.6MPa(61 ×103Kg/m2)의 압력과 0.71m/sec의 미끄러짐 속도하에서 측정된 탄소/탄소복합재료의 마찰계수는 0.2-0.3이었다. 마찰계수에 대한 섬유의 길이의 영향은 크게 나타나지 않았지만, 마모 속도는 섬유의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 본 실헙 결과를 섬유 강화 플라스틱의 마모 모델을 적용하여 고찰하여 본 결과, 섬유의 길이가 증가함에 따라 탄소/탄소복합재료의 마모 속도가 증가되는 경향은 생성된느 마모조각의 크기가 커기기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다.

The critical strain energy release rate and the failure mechanisms of glass-carbon epoxy resin hybrid composites are investigated in the temperature range of the ambient temperature to 80℃. The direction of laminates and the volume fraction are [(+45, -45, 0, 0) sub(2) ] sub(s), 50%, respectively. The major failure mechanisms of these composites are studied using the scanning electron microscope for the fracture surface. Results are summarized as follows: 1) The critical strain energy release rate shows a maximum at ambient temperature and it tends to decrease as temperature goes up. 2) The critical strain energy release rate increases as the content of glass increases, and especially shows dramatic increase for the high glass fiber content specimens. 3) Major failure mechanisms can be classfied such as localized shear yielding, fiber-matrix debonding, matrix micro-cracking, and fiber pull-out and/or delamination.

본 연구에서는 2D-woven fabric에 결합재로 페놀수지를 사용하여 성형한 CFRP의 탄화거동을 관찰하였다. TMA분석 결과 적층 두께방향에서는 365-370˚C 법선방향에서는 118-128˚C 에서 치수변화가 일어났다. 각 온도 구간별로 광학현미경으로 관찰한 결과 CFRP제조시 형성된 크랙이나 기공은 열처리온도에 따라 성장하였으며, 400-500˚C 부근에서 새로운 많은 크랙이 형성되었다. 기공률과 밀도가 400-500˚C 에서 급격히 변화한 것을 볼 때 이 구간에서 복합재 내부에서 크랙이 형성 및 성장하는 것을 알 수 있었다. 따라서 CFRP를 탄화할 때 승온속도를 구간별로 조절할 필요성이 있는 것으로 판단되었다.

탄소섬유는 경량이면서 높은 기계적 특성 때문에 우주항공, 선박, 자동차, 토목 및 건축과 같은 산업분야에서 그 어느 때 보다 더 광범위하게 적용되고 있다. 본 연구는 섬유혼입률 및 섬유길이 변화에 따른 탄소섬유 보강시멘트 복합재료( CFRC)의 역학적 특성과 휨 거동을 분석하였으며, 또한 자연 낙하시험에 의한 모르타르 시편에 대한 내충격성을 비교, 검토하였다. 더불어, 탄소섬유(CF)의 혼입률은 0.5%, 1.0%, 2.0% 및 3.0%로 변화를 주었으며, 각각의 섬유길이는 6 mm와 12 mm를 사용 하였다. 실험결과, 플로우 값은 탄소섬유의 뭉침현상으로 인해 유동성 측면에서 매우 불리하였으며, 단위용적질량은 다소 감소하였다. 특히, 압축강도는 탄소섬유 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타내었다. 반면 휨 강도는 섬유 길이가 12 mm이고 2% 혼입한 것이 가장 높은 휨 강도를 보였다. 내충격성 시험결과, 보통 모르타르 시편은 완전파괴까지의 낙하횟수가 2∼3회 정도 걸리지만 반면 CFRC 시편은 섬유혼입량이 증가함에 따라 다소 차이가 있지만, 섬유길이가 12 mm이고 섬유혼입량 2% 인 경우 충격에 대한 저항성이 가장 높았다.

In this study, the effect of compressive loading of carbon nanotube (CNT) mixed cement composites was investigated. To evaluate the electrical resistivity variation of 30%∼60% of compressive load of cement composites containing 1.0% CNT, 1.0% CNT was added to cement composites and compressive strength was calculated. The greater the change in electrical resistance to compressive load, the more vulnerable to internal conductive networks. Also, as the amount of CNT mixed increases, the electrical resistance to the load is more sensitive and it is expected to be mixed more than 1.0%.

This research uses carbon nanotubes (CNTs) that are actively used to develop convenient and systematic management of building blocks and structural performance monitoring, away from the difficulties of structural health monitoring such as RC structures. The change in electrical resistance was evaluated according to the amount of load and compressive load. Experiments were carried out with 1.0% and 2.0% CNT, and 30% and 60% compressive strength, respectively. Experimental results show that the compressive strength of CNT 2.0% is lower than the compressive strength of CNT 1.0% but is more sensitive to changes in electrical resistance due to compressive load.

In this research, Sensing Performance in Tensile Strain of Strain-Hardening Cement Composites by Containing of Carbon nanotube have been studied. The ultimate strength and strain were improved with increasing in amounts of CNT, and fractional change in resistivity were improved when same tensile strain. and %LE were decreased with increasing in amounts of CNT.

In this study, the cement composites incorporating Carbon Nanotube(CNT), Carbon Black(CB), and Carbon Fiber(CF) of 0.5, 1.0, and 1.5% of binder weight were evaluated to provide conductivity. In order to achieve this, compressive strength and electrical resistance were measured. As a result, the conductivity of cement composites incorporating CNTs was more sensitive than that of cement composites containing CB and CF.