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Capacitance 측정법을 이용한 나노 SiC 에폭시 복합재료의 내부 강화재 분산 예측방법
권동준 ( Dong Jun Kwon ),왕작가 ( Zuo Jia Wang ),김제준 ( Je Jun Kim ),장기욱 ( Key Wook Jang ),박종만 ( Joung Man Park ) 한국복합재료학회 2013 Composites research Vol.26 No.6
나노입자를 이용하여 강화 효과를 높이기 위해서는 고분자 기지 내부의 균일한 분산 상태를 확보하여야 한다. 또한 균일분산 조건 확보 후 균일 분산상태를 증명할 평가자료가 필요하다. 본 연구는 에폭시 수지와 SiC 나노입자를 혼합한 SiC/에폭시 복합 수지를 제조할 경우 커패시턴스 측정법을 이용한 강화재 분산도 예측 연구를 진행하였다. 커패시턴스는 전기용량을 의미하며 측정 재료의 내부 전하량과 비례한다. 기존 에폭시 수지에 비해 나노 SiC 입자를 함유할 경우 전하량이 증가되는 이론을 바탕으로 구간별 커패시턴스 측정에 따른 분산도 평가를 진행하고, 커패시턴스 분산도 예측방법에 대한 타당성을 FE-SEM과 물리적 강도 증가 방법으로 평가하였다. 소니케이션 분산 방법과 교반기 분산 방법을 이용하여 분산 방법에 따른 SiC 나노입자 분산도 상태를 비교하였다. 인장강도와 커패시턴스 간의 상관관계가 있었으며, 파단면에 대한 비교를 할 때 분산성 향상에 대한 차이를 확인할 수 있었다. The good dispersion of nano-materials in epoxy matrix was important parameter for the reinforcement effect, and the evaluation of dispersion degree was to prove it. This work was studied to predict the dispersion condition of nano-SiC powders in SiC/epoxy composites using capacitance measurement. Capacitance was defined to be the electric capacity in proportional to electron charge of the measuring section. In case of nano-SiC powders, the electron charge of SiC/epoxy composites was higher than that of neat epoxy resin. Capacitance was evaluated for each section of SiC/epoxy composites. The prediction of dispersion condition was verified by using capacitance measurement. Dispersion condition of nano-SiC powders in epoxy matrix was evaluated with two different dispersion methods, i.e., sonication and stirring methods. The dispersion degree was also verified with the tensile strength correlating to capacitance.
나노 SiC 입자의 형상에 따른 탄소섬유 강화 에폭시 복합재료의 기계적 및 계면 물성 변화 관찰
권동준 ( Dong Jun Kwon ),왕작가 ( Zuo Jia Wang ),김제준 ( Je Jun Kim ),장기욱 ( Key Wook Jang ),박종만 ( Joung Man Park ) 한국접착및계면학회 2013 접착 및 계면 Vol.14 No.2
SiC 나노입자를 이용하여 에폭시 복합재료를 제조할 수 있다. SiC 형상에 따른 영향으로 복합재료의 계면 물성이 변화된다. SiC의 형상에 따른 계면 상태의 변화를 관찰하기 위해 베타 형태, 위스커 형태의 SiC 나노입자를 사용하였다. 나노입자에 대한 분산도를 평가하기 위해 커패시턴스를 이용한 분산도 평가방법을 활용하였다. FE-SEM을 이용하여 SiC 나노입자의 활용에 따른 나노복합 재료의 파단면을 관찰하여, 그 강화 효과를 비교 분석하였다. 탄소섬유와 SiC 나노입자가 함유된 에폭시를 이용한 복합재료에 계면 물성을 비교하기 위해 층간전단강도 평가법과 계면전단강도 평가법을 이용하였다. 복합재료의 계면 물성을 강화하기 위해서는 베타 형태의 SiC 나노입자를 활용할 경우가 위스커 입자를 이용한 경우보다 높은 계면 강도를 나타냈다. Epoxy matrix based composites were fabricated by adding SiC nano fillers. The interfacial properties of composites were varied with different shapes of SiC nano fillers. To investigate the shape effects on the interfacial properties, beta and whisker type SiC nano fillers were used for this evaluation. The dispersion states of nano SiC-epoxy nanocomposites were evaluated by capacitance measurements. FE-SEM was used to observe the fracture surface of different structures of SiC-epoxy nanocomposites and to investigate for reinforcement effect. Interfacial properties between carbon fiber and SiC-epoxy nanocomposites were also evaluated by ILSS (interlaminar shear strength) and IFSS (interfacial shear strength) tests. The interfacial adhesion of beta type nanocomposites was better than whisker type.