Micromechanical 시험법과 전기저항 측정을 이용한 탄소섬유 강화 Epoxy-AT-PEI 복합재료의 비파괴적 손상 감지능 및 계면물성 평가
Interfacial Evaluation and Nondestructive Damage Sensing of Carbon Fiber Reinforced Epoxy-AT-PEI Composites using Micromechanical Test and Electrical Resistance Measurement
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초록
Microdroplet 시험법과 전기저항 측정을 이용하여 탄소섬유강화 epoxy-AT-PEI 복합재료의 손상 감지능 및 계면물성평가에 대한 연구를 수행하였다. AT-PEI 함량이 증가함에 따라 기지재료의 파괴인성은 증가하였으며, 이로 인한 에너지 흡수 메커니즘에 의해서 계면전단강도 역시 증가하였다. Microdroplet 시험에서 순수 에폭시는 취성파괴 현상을 그리고 15 phr AT-PEI의 경우에는 파괴인성의 증가로 인해 연성 파단 현상을 관찰할 수 있었다. 경화 후에 열 수축에 의한 전기저항 변화는 AT-PEI 함량 증가에 따라 증가하였으며, 가변하중 하에서 순수 에폭시에 함침된 탄소섬유의 같은 응력까지의 도달시간과 기울기는 15 phr AT-PEI의 경우보다 더 빠르고 높았다. 경화과정과 가역적인 하중 하에서의 전기저항 측정으로부터 얻은 결과는 기지재료의 파괴인성과 잘 일치하였다.
Abstract
Interfacial properties and damage sensing for the carbon fiber/epoxy-amine terminated (AT)-polyetherimide (PEI) composite were performed using microdroplet test and electrical resistance measurements. As AT-PEI content increased, the fracture toughness of epoxy-AT-PEI matrix increased, and interfacial shear strength (IFSS) increased due to the improved fracture toughness by energy absorption mechanisms of AT-PEI phase. The microdroplet in the carbon fiber/neat epoxy composite showed brittle microfailure mode. At 15 phr AT-PEI content, ductile microfailure mode appeared because of improved fracture toughness. After curing, the change in electrical resistance (ΔR) with increasing AT-PEI content increased gradually because of thermal shrinkage. Under cyclic stress, in the neat epoxy case the reaching time until same stress was faster and their slope was higher than those of 15 phr AT-PEI. The result obtained from electrical resistance measurements under curing process and reversible stress/strain was correspondence well with matrix toughness properties.