고강도 폴리에틸렌섬유의 열 특성을 이용한 극저온용 복합재료

전문가 제언

○ 초전도 전력기기, 리니어 모터 카, 의용 진단장치, 가속기나 핵융합로 등의 극저온 - 에너지 분야나 광통신, 전자정보분야에서 절연재료나 구조재료의 중요성이 근래에 크게 인식되고 있다. 이 분야의 재료는 열적 물성 특히 선팽창계수나 열전도율이 중요하다. 고강도폴리에틸렌(PE)섬유를 강화섬유로 하여 만든 복합재료(PEFRP)의 저온영역에서의 선팽창 및 열전도율 특성은 전력 저장과 에너지 절약기술로 기대되는 초전도 코일의 고성능화에 이용할 수 있다.

○ 고강도PE섬유는 섬유축 방향으로 부의 선팽창계수를 나타낸다. 즉 냉각 시에 섬유방향으로 팽창한다. 이는 결정부분의 분자사슬이 가진 축 방향의 부팽창성이 기여한 것으로 설명되고 있다. 고강도PE섬유를 강화섬유로 하는 PEFRP도 섬유축 방향으로 부팽창을 보인다. 유리섬유강화복합재료 등은 냉각 시에 수축하지만 일방향 강화복합재료는 고강도PE섬유 특성을 반영하여 냉각 시에 팽창한다.

○ 고분자나 섬유재료의 열전도성은 의복, 주거, 가정용 인테리어 재료의 냉온감, 발포스티롤 등 플라스틱 재료의 단열성 등에 응용되는 중요한 특성이다. 그러나 고강도섬유재료에는 섬유방향으로 높은 열전도율을 보이는 것이 있으며 고강도PE섬유도 그 중 하나이다. 고강도PE섬유의 열전도율은 마(麻)나 스테인레스강 보다 높은 값을 보인다. PE는 전기절연물이므로 열전도는 포논(phonon)에 의한 것이다.

○ 고강도 폴리에틸렌섬유 및 이를 강화섬유로 하는 복합재료의 섬유방향 부팽창, 고열전도성을 이용하여 초전도 코일용 절연재료로 사용하면 초전도 코일의 통전 안정성의 향상이나 균일한 냉각이 가능하며 이 결과는 교류 마그넷이나 한류기용 레이스 트랙(race track)형 코일에도 이용할 수 있다. 또한 고강도 폴리에틸렌섬유 강화 복합재료의 열 특성은 또한 고온 초전도체 코일의 통전성 향상에도 이용할 수 있다는 사실이 보고되어 있다. 본고는 상온에서 역학 특성이 뛰어나고 저온에서 진동, 충격 흡수성이 뛰어난 고강도 폴리에틸렌 섬유와 강화섬유 복합재료의 특성과 그 응용사례 특히 극저온용 복합재료를 소개한 것으로 새로운 소재 개발과 이용방향을 제시하고 있다.

저자

Atsuhiko Yamanaka

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2012

권(호)

24(3)

잡지명

成型加工

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

108~114

분석자

이*옹

분석물

• 고강도 폴리에틸렌섬유의 열 특성을 이용한 극저온용 복합재료.pdf [232,655 byte]

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