탄소 나노 튜브의 탄소 섬유 표면 코팅

Title
탄소 나노 튜브의 탄소 섬유 표면 코팅
Authors
이동욱
Keywords
탄소나노튜브의탄소섬유표면코팅
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
탄소 섬유는 높은 비강도(Specipic strength to density) 및 비강성(Specipic modulus to density) 그리고 뛰어난 내열성으로 무기 체계의 핵심 소재/부품으로 확고한 위치를 점하고 있다. 또한 그 적용 분야가 군수용, 항공 우주용에서 스포츠 레저용, 차량용 등 다양한 분야로 급격히 확대되고 있다[1,2]. 탄소 섬유를 강화제로 이용한 복합재료는 결합제의 종류와 그 제조 방법을 달리 하면 다양한 성능으로 제조 할 수 있어 산업분야에서 폭 넓은 응용이 가능하다. 이러한 섬유 강화 복합재료에서 가해진 힘은 기지재에서 섬유 표면을 통해 전달되므로 섬유 강화 복합재료에서 계면 강도는 최종 요구되는 재료의 물성에 큰 영향을 미치는 중요한 인자이다[3-7]. 본 연구에서는 탄소 섬유가 고분자 기지재와의 표면 결합력이 떨어지는 문제를 해결하고자 탄소 섬유 표면에 탄소 나노 튜브(MWCNTs)를 결합시켜 전단 강력을 강화 함으로써 탄소 섬유 강화 복합재료의 물성을 향상 시키는 방법을 시도 하였다. PAN (Polyacrylonitrile)을 바인더로 이용하여 탄소 나노 튜브(MWCNTs)를 스프레이 코팅이라는 간단한 방법으로 코팅하였다. PAN을 이용하여 탄소 나노튜브(MWCNTs)를 wrapping하여 사용하였으며 이는 TEM 사진과 TGA분석을 통하여 확인하였다. PAN과 탄소 나노 튜브(MWCNTs)의 비율을 달리 하여 실험을 진행하였으며 스프레이 양을 달리 하여 실험을 진행하였다. 전기로를 이용하여 열처리 하는 과정을 통해 PAN이 고리화 되는 과정에서 탄소 섬유 표면에 남아 있는 작용기들과 화학적으로 결합하게 된다. 이렇게 코팅된 탄소 섬유는 Epoxy 수지를 이용하여 molding 후 편광 현미경을 이용한 fragmentation test를 통해 코팅된 탄소 섬유의 계면 전단 강도를 측정하였다.
Description
Ⅰ. 서론 1 1. 연구 배경 및 목적 1 2. 이론적 배경 2 2.1. 탄소섬유 2 2.1.1 탄소섬유의 종류 3 2.1.2 탄소 섬유의 특징 5 2.2. 탄소 나노 튜브 8 Ⅱ. 실험 12 1. 시약 12 2. 시편의 제조 12 2.1 Carbon fiber desizing 12 2.2 PAN을 이용한 MWCNTs Wrapping 15 2.3 Spray Coating 17 2.4 Stabilization 17 3. 특성 해석 20 3.1 Single fiber strength 20 3.2 Single fiber fragmentation test 20 3.3 계면 전단 강도의 결정 22 3.4 접촉각 24 Ⅲ. 결과 및 토의 25 1. PAN/MWCNTs 비율에 따른 비교 25 1.1 SEM 25 1.2 Single fiber strength 31 1.3 Single fiber fragmentation test 31 1.4 접촉각 33 1.5 계면 전단 강도 34 2. 스프레이 용량에 따른 비교 35 2.1 SEM 35 2.2 Single fiber strength 39 2.3 Single fiber fragmentation test 41 2.4 계면 전단 강도 41 Ⅳ. Conclusion 43 Ⅴ. Reference 44
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23422
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College of Engineering(공과대학) > Applied Organic Materials Engineering (유기응용재료공학) > Theses(유기응용재료공학 석박사 학위논문)
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