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탄소섬유와 폴리카보실란으로부터 생성되는
카바이드 매트릭스 중간상에서의 탄소 성장
한국과학기술정보연구원
전문연구위원 마석일
(simah@reseat.re.kr)
연속된 섬유로 보강된 복합재료의 강도는 섬유와 매트릭스 사이의 중간상에 의해 결정된다. 매트릭스와 보강재료 사이의 하중 이동과 크랙의 전파에 의존되는데 일반적으로 중간상의 재료는 열분해된 탄소와 6방형의 질화보론이 사용되는데 통상적으로는 섬유가 매트릭스에 임배드되기 전에 탄소중간상이 화학적인 방법으로 증착(CVD)된다.
실제적으로는 폴리카보실란(PCS)으로부터 유도된 SiC 섬유의 표면에 얇은 탄소필름을 형성시키는 방법으로 진행된다. 이 글은 탄소섬유로 보강된 SiC매트릭스 복합재료의 중간상에서 진행되는 폴리방향족 탄소의 성장에 대한 실험결과를 소개하고 있다.
분자량이 1742이며 연화온도가 175℃인 PCS는 필자들에 의해서 합성된 것을 SiC 매트릭스의 전구체로 사용하였다. 섬유를 호부(sizing)한 후 질소분위기 하에서 1000℃에서 30분을 열처리하고 3차원 구조의 브레이드형의 탄소섬유(폴리아크릴로니트릴 섬유로부터 얻은 것)를 프리폼(preform)으로 만들어 보강재로 사용하였다.
이 프리폼을 밀봉된 용기에 넣고 진공 중에서 PCS-자일렌 용액을 침투시키고 프리폼을 1200℃에서 30분간 질소 분위기 하에서 열분해시켰다. 열분해실험은 가열/냉각을 500℃/시간의 속도로 조절하고 마지막으로 열 번 침지와 열분해과정을 최초의 사이클과 같은 조건으로 반복하였다.
계면부분의 투자전자현미경 사진과 중간상에서의 고해상 투과전자 현미경,C/Si 복합재료의 중간상에서 가까운 부분과 SiC 매트릭스 내의 에너지 분산 X-선 분광분석을 행하였는데 탄소섬유와 SiC 매트릭스 사이에 약 20㎚의 두께를 가지는 중간상이 존재하며 중간상은 다공성 구조를 가지고 있음이 확인되었다.
원문파일 첨부
관련링크 : http://www.reseat.re.kr/Monitor1R.do?method=read
출처 : 한국과학기술정보 연구원
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