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섬유복합재료에서 계면의 역할

전문가 제언: ○ 섬유복합재료는 매트릭스의 강도를 증진시키기 위해 제조된다. 그러므로 이러한 섬유복합재료의 역학적 거동을 검토함에 있어 섬유구조물의 기하학적 형상, 구성재료의 특성, 구성재료의 미시적 손상 등이 복합재료 기능에 결정적인 영향을 미치므로 이에 대한 검토가 필요하나 두 가지 이상의 성분으로 구성되는 복합재료에서 두 성분 사이에 형성되는 계면에서의 접착력이 없다면 두 성분물질 간에서는 복합재료로서의 특징을 상실한다.

– 그러므로 섬유의 표면에는 매트릭스 상과의 접착력 증진을 위한 표면처리가 이루어진다. 섬유의 표면처리에 의하여 매트릭스인 수지와 섬유의 계면에서의 접착력이 증가할 뿐 아니라 이 처리에 의하여 표면처리제의 수지상으로의 침투나 경화제의 분산성의 저하 등의 화학적인 변질에 의해 매트릭스 수지의 성질과 다른 상이 형성된다.

– 따라서 섬유/수지 계면은 두께가 있는 중간상인 계면상으로 취급된다. 즉 계면상은 섬유, 매트릭스와 함께 재료의 정수를 갖는 구성재료의 한 성분이며 따라서 이의 재료정수를 별도로 구하여 계면의 재료설계, 제어를 통해 최적의 구조설계를 할 수 있다.

○ 섬유강화복합재료의 경우 다음 4종류로 분류되는데 단섬유 주위의 섬유/ 수지 계면, 섬유다발 주위의 섬유/수지 계면, 섬유다발 주위의 섬유/수지 계면 및 적층판의 층간의 섬유/수지계면으로 나눌 수 있는데 섬유다발 교차(交差)에 의해 구성되는 섬유복합재료에서는 섬유다발 교차부 계면의 특성이 중요하며 섬유다발 주위의 섬유/수지 계면에 해당된다.

○ 본고에서는 섬유복합재료에서의 계면의 역할 즉 섬유복합재료에서 섬유다발에 대해 시행되는 표면처리의 역할에 대해 보고한 것이다. 섬유다발 교차부의 잡아빼내기 시험을 조물(組物)복합재료의 섬유다발 교차부에서의 섬유/수지계면의 평가에 적용한 예를 소개하고 있어서 고기능성 섬유강화복합재료의 개발연구자에게 많은 도움을 줄 수 있는 내용을 포함하고 있다.

저자: Asami Nakai
자료유형: 학술정보