본 연구는 규사 기반의 표면처리 기법이 FRCM 복합체의 인장 성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 수행되었다. 실험은 탄소 및 내알칼리성 유리 직물을 사용하여 표면처리 유무를 변수로 설정하였으며, 총 4개의 실험군(CN, CS, GN, GS)에 대해 인장 실험을 수행하였다. 실험 결과, 탄소 직물을 적용한 복합체는 유리 직물 대비 우수한 인장 성능을 나타냈으며, 특히 표면처리된 탄소 실험군(CS)은 비처리 실험군(CN) 대비 약 73.7%의 인장강도 향상과 66.9%의 인성 증가를 보였다. 또한 유효계수(COE) 분석을 통해 직물의 기계적 성능이 복합체에 기여하는 정도를 정량화하였으며, 표면처리가 계면 부착 성능 및 응력 전달 효율 향상에 기여함을 확인하였다. 이를 통해 FRCM 복합체가 실구조물에 적용될 경우 일체화된 거동 확보를 기반으로 구조적 성능의 향상 등의 보강 효과를 기대할 수 있는 기술적 가능성을 제시하였다. 본 연구는 FRCM 복합체의 표준화 및 성능 향상을 위한 기초 자료를 제공하며, 향후 실 구조물 적용 및 수치해석 모델링의 신뢰성 제고에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 아민화 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 시멘트 복합체에 적용하여 기계적 및 미세구조적 성능 향상을 도모하고자 하였다. CNF는 (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES)를 활용해 화학적으로 개질하였으며, 이는 시멘트 수화 생성물과의 계면 결합력 및 분산성을 향상시키기 위한 목적이다. 표면 개질의 성공 여부는 주사전자현미경(SEM)과 X-선 회절 분석(XRD)을 통해 확인 하였다. 다양한 함량의 개질 및 비개질 CNF를 혼입한 모르타르를 제작하여 압축강도 및 휨강도를 평가하였다. 그 결과, 아민화 CNF는 0.2% 혼입 시 압축강도 향상 효과가 가장 두드러졌으며, 휨강도는 0.3%에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 미세구조 분석을 통해, 아민화 CNF가 시멘트 수화물과의 상호작용을 통해 내부 조직을 치밀하게 형성하고 공극률을 저감시키는 것으로 확인되었다. 본 연구는 화학적으로 개질된 CNF가 지속가능하고 고성능인 시멘트 복합재료 개발에 있어 유효한 기능성 첨가제로 활용될 수 있음을 시사한다.

본 연구는 시멘트 산업의 대체연료(폐합성수지 등) 사용량 증대에 따라 이를 활용한 탄소배출 저감 및 시멘트/콘크리트 제조 적용 기술 및 방안에 대해 검토하고자 했으며, 향후 시멘트 산업의 탄소중립 실현을 위한 기초 자료로써 활용하고자 한다. 시멘트 제조 에 있어 폐합성수지 사용은 경제적 장점과 높은 발열량으로 인해 연료로서의 가치가 높은 것으로 나타났으며, 열경화성 수지는 부가가 치가 높은 저탄소 시멘트 복합체의 비반응성 골재로 작용할 수 있는 것으로 확인되었으며, 감마선 조사는 다양한 폐플라스틱의 성능 평가에 적용되는 것으로 확인되었다.

Lightweighting is crucial in various industries, especially for bicycles where weight and stiffness are key. Traditional materials like steel, aluminum, and carbon each have pros and cons. This study compares hybrid tubes made of aluminum and carbon composites with conventional aluminum tubes. Using structural analysis and experimental testing, the hybrid tubes showed a weight reduction of up to 17.25% and maintained acceptable deformation levels. Finite element analysis confirmed these findings, demonstrating the hybrid tubes' potential as superior bicycle frame materials. Future research should focus on long-term durability and fatigue characteristics.

This study presents a cost-effective wet chemical coating process for fabricating a boron nitride (BN) interphase on silicon carbide (SiC) fibers, increasing the oxidation resistance and performance of SiCf/SiC ceramic matrix composites. Using urea as a precursor, optimal nitriding conditions were determined by adjusting the composition, concentration, and immersion time. X-ray diffraction analysis revealed distinct BN phase formation at 1300°C and 1500°C, while a mixture of BN and B2O3 was observed at 1200°C. HF treatment improved coating uniformity by removing SiO2 layers formed during the de-sizing process. Optimization of the boric acid-to-urea molar ratio resulted in a uniform, 130-nm-thick BN layer. This study demonstrates that the wet coating process offers a viable and economical alternative to chemical vapor deposition for fabricating high-performance BN interphases in SiCf/SiC composites that are suitable for high-temperature applications.

본 연구는 SCGPA(Spent Coffee Grounds Pellet Ash)를 활용하여 다양한 혼합비율로 시멘트 복합체를 제작함으로써 SCGPA 의 신규 건설 재료로서의 적용 가능성을 확인하는 것을 목적으로 한다. 강도 시험 결과, 28일 압축강도 36.31 MPa 및 휨강도 12 MPa 를 나타낸 혼합비가 최적 혼합비로 도출되었으며, SCGPA의 시멘트 치환율이 증가함에 따라 복합체의 전반적인 강도 특성이 감소하는 경향성을 발견하였다. SEM 및 XRD 분석 결과, SCGPA는 최대 10%의 적절한 치환율을 적용할 경우 큰 강도의 저하를 일으키지 않고 시멘트 대체재로 기능할 수 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로, 고품질의 굵은 골재를 함께 사용하여 콘크리트를 생산할 경 우, 30 MPa 이상의 압축강도를 가진 구조용 콘크리트도 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

Iron selenides with high capacity and excellent chemical properties have been considered as outstanding anodes for alkali metal-ion batteries. However, its further development is hindered by sluggish kinetics and fading capacity caused by volume expansion. Herein, a series of FeSe2 nanoparticles (NPs)-encapsulated carbon composites were successfully synthesized by tailoring the amount of Fe species through facile plasma engineering and followed by a simple selenization transformation process. Such a stable structure can effectively mitigate volume changes and accelerate kinetics, leading to excellent electrochemical performance. The optimized electrode ( FeSe2@C2) exhibits outstanding reversible capacity of 853.1 mAh g− 1 after 150 cycles and exceptional rate capacity of 444.9 mAh g− 1 at 5.0 A g− 1 for Li+ storage. In Na+ batteries, it possesses a relatively high capacity of 433.7 mAh g− 1 at 0.1 A g− 1 as well as good cycle stability. The plasma-engineered FeSe2@ C2 composite, which profits from synergistic effect of small FeSe2 NPs and carbon framework with large specific surface area, exhibits remarkable ions/electrons transportation abilities during various kinetic analyses and unveils the energy storage mechanism dominated by surface-mediated capacitive behavior. This novel cost-efficient synthesis strategy might offer valuable guidance for developing transition metal-based composites towards energy storage materials.

Diamond/SiC composites were prepared by vacuum silica vapor-phase infiltration of in situ silicon–carbon reaction, and the thermophysical properties of the composites were modulated by controlling diamond graphitizing. The effects of diamond surface state and vacuum silicon infiltration temperature on diamond graphitization were investigated, and the micromorphology, phase composition, and properties of the composites were observed and characterized. The results show that diamond pretreatment can reduce the probability of graphitizing; when the penetration temperature is greater than 1600 °C, the diamond undergoes a graphitizing phase transition and the micro-morphology presents a lamellar shape. The thermal conductivity, density, and flexural strength of the composites increased and then decreased with the increase of penetration temperature in the experimentally designed range of penetration temperature. The variation of thermal expansion coefficients of composites prepared with different penetration temperatures ranged from 0.8 to 3.0 ppm/K when the temperature was between 50 and 400 °C.

Aluminum-based composites are in high demand in industrial fields due to their light weight, high electrical conductivity, and corrosion resistance. Due to its unique advantages for composite fabrication, powder metallurgy is a crucial player in meeting this demand. However, the size and weight fraction of the reinforcement significantly influence the components' quality and performance. Understanding the correlation of these variables is crucial for building high-quality components. This study, therefore, investigated the correlations among various parameters—namely, milling time, reinforcement ratio, and size—that affect the composite’s physical and mechanical properties. An artificial neural network model was developed and showed the ability to correlate the processing parameters with the density, hardness, and tensile strength of Al2024-B4C composites. The predicted index of relative importance suggests that the milling time has the most substantial effect on fabricated components. This practical insight can be directly applied in the fabrication of high-quality Al2024-B4C composites.

The mechanical performance of SiC/SiC composites is significantly influenced by the architecture of fiber reinforcement. Among the various fabrication methods, the nano-powder infiltration transition/eutectic (NITE) process is a promising technique that is capable of achieving a dense and stoichiometric SiC matrix. The reinforcement architecture, such as cross-ply (CP) or woven prepreg (WP), is determined during the preform stage of the NITE process, which is crucial in determining the mechanical properties of SiC/SiC composites. In this study, the tensile test and double notch shear (DNS) test were conducted using NITE-SiC/SiC composites to investigate the effect of the fiber reinforcing architecture on the fracture mechanism of SiC/SiC composites. The tensile strength and maximum shear strength of both CP and WP specimens were nearly identical. However, other mechanical properties, particularly those of CP specimens, exhibited significant variability. A comparison of fracture surfaces and load-displacement curve analyses from the DNS tests revealed that the cross points of the longitudinal or transverse fibers act as obstacles to both deformation and crack propagation. These obstacles were found to be more densely distributed in WP specimens than in CP specimens. The variability observed in the mechanical properties of CP specimens is likely due to size effects caused by the sparser distribution of these obstacles compared to the WP specimens.

본 논문에서는 일치 추적 분해를 활용한 샌드위치 복합재의 결함 탐지 및 정량화 방법을 소개한다. 샌드위치 복합재 시편을 제작하 기 위해 핸드 레이-업 공법과 핫 프레스 공법을 활용하여 결함이 존재하는 시편과 없는 시편을 제작하였다. 결함의 위치와 정도를 파 악하기 위해 플래시 서모그래피를 활용하여 확인하였다. 각각의 시편에서 데이터를 확보하기 위해 pitch-catch법을 활용한 초음파 전 파 실험을 설정하였고, 샌드위치 복합재의 표면에 부착한 압전 센서를 통해 데이터를 확보하였다. 획득한 신호는 일치 추적 분해를 이 용하여 추정 및 분해하고, 고속 푸리에 변환과 웨이블릿 변환 기반 노이즈 제거 방법과의 성능을 비교하였다. 노이즈를 제거한 신호는 각각 동일한 구조의 1-D CNN 모델에 훈련하여 성능을 비교하였다. 제안한 일치 추적 분해 기반 신호 노이즈 제거는 기존의 방법보다 높은 정확도, 안정성, 훈련 속도를 보였으며, 시간-주파수 영역에서 보다 직관적인 모드 분리를 확인하여 특성 추출을 통한 일치 추적 분해 기반 신호 전처리 및 딥러닝 모델 훈련의 가능성을 확장할 수 있음을 확인하였다.

탄소중립을 달성하기 위해 이산화탄소를 포집, 활용, 저장하는 CCUS (carbon capture, utilization, and storage) 기 술이 주목받고 있다. 본 연구에서는 광물 탄산화 공정을 통해 이산화탄소를 탄산염으로 고정하고, 이를 전이금속 탄산염 기반 리튬이온배터리 (LIB) 음극재로 적용하였다. CO2를 탄산염으로 고정후, 이를 이용해 FeCO3를 제작하고, rGO와 PVP와 복합 화하여 음극활물질에 적용하였다. rGO는 전기전도도를 높이고 입자의 응집을 방지해 부피 팽창을 완화했으며, PVP는 계면 활성제로서 입자 표면을 안정화하여 구조적 안정성을 강화하였다. FeCO3-PVP-rGO 복합체 기반한 음극재에 대한 전기화학 테스트를 진행한 결과, FeCO3/rGO 복합체는 1,620 mA/g의 전류 밀도에서 50 사이클 이후에도 400 mAh/g의 용량을 유지하 였다. 본 연구는 CO2를 고부가가치 배터리 소재로 전환하여 차세대 에너지 저장 기술에 기여할 가능성을 시사한다.

Efforts have been extensively undertaken to tackle overheating problems in advanced electronic devices characterized by high performance and integration levels. Thermal interface materials (TIMs) play a crucial role in connecting heat sources to heat sinks, facilitating efficient heat dissipation and thermal management. On the other hand, increasing the content of TIMs for high thermal conductivity often poses challenges such as poor dispersion and undesired heat flow pathways. This study aims to enhance the through-plane heat dissipation via the magnetic alignment of a hybrid filler system consisting of exfoliated graphite (EG) and boron nitride (BN). The EG acts as a distributed scaffold in the polymer matrix, while the BN component of the hybrid offers high thermal conductivity. Moreover, the magnetic alignment technique promotes unidirectional heat transfer pathways. The hybrid exhibited an impressive thermal conductivity of 1.44 W m− 1 K− 1 at filler contents of 30 wt. %, offering improved thermal management for advanced electronic devices.

As the demand for electric vehicles increases, the stability of batteries has become one of the most significant issues. The battery housing, which protects the battery from external stimuli such as vibration, shock, and heat, is the crucial element in resolving safety problems. Conventional metal battery housings are being converted into polymer composites due to their lightweight and improved corrosion resistance to moisture. The transition to polymer composites requires high mechanical strength, electrical insulation, and thermal stability. In this paper, we proposes a high-strength nanocomposite made by infiltrating epoxy into a 3D aligned h-BN structure. The developed 3D aligned h-BN/epoxy composite not only exhibits a high compressive strength (108 MPa) but also demonstrates excellent electrical insulation and thermal stability, with a stable electrical resistivity at 200 °C and a low thermal expansion coefficient (11.46×ppm/°C), respectively.