Recently carbon nanotubes(CNTs) are of great interest in various fields of application because of their excellent mechanical properties. So, in this study, the mechanical properties of MWNT-added glass/epoxy fabric composites with various MWNTs concentration were measured by tensile, interlaminar shear, compressive, in- plane shear test. And it was found that the addition of MWNTs led to the increase of the mechanical properties. Moreover, fiber volume fraction was measured and microstructure observation was made to investigate the cause of the change of the properties.
Tensile, interlaminar shear, compressive test showed that the critical amount of MWNTs exists and the mechanical properties increased to the amount and then decreased. However, the in-plane shear strength decreased monotonically, whereas the stiffness had only a little change.
Fiber volume fraction was maintained to 1.0wt% and then decreased drastically with the addition of MWNTs. That’s why the improvement of the mechanical properties below 1.0wt% was due to MWNTs, which were a matrix modifier and were resistant to crack propagation. Also, amount of void increased with the addition of MWNTs, leading to increase the resin viscosity by scanning electron microscopy(SEM). The properties were affected seriously by voids.
Therefore, it was confirmed not only MWNT was a very useful material as a reinforcement of fiber-reinforced composites but also optimum MWNT contents were below about 1.0wt%.
본 연구에서는 MWNT 필러를 에폭시에 첨가한 유리/에폭시 직물 복합재료의 MWNT 첨가량에 따른 기계적 물성을 측정하였으며, MWNT의 첨가가 섬유강화 복합재료의 기계적 물성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 인장, 압축, 층간전단강도 및 적층면 방향 전단 실험을 수행하였으며, 유리 섬유의 체적비의 측정과 미세구조 관찰을 통해 물성들의 변화를 고찰하였다.
인장, 적층면 방향 압축 시험 및 층간전단 강도 시험에서는 MWNT의 첨가량이 증가함에 따라 임계 첨가량까지 물성이 증가하다가 그 이후에 감소하는 경향을 나타내었다. 적층면 방향 전단 시험에서는 MWNT의 첨가량이 증가함에 따라 강성은 큰 변화가 없었으나 강도의 경우는 단조감소하는 경향을 보였다.
유리섬유의 체적비 측정을 통해 MWNT1.0까지는 체적비가 거의 동일하다가 그 이후 급격하게 떨어짐을 확인하였다. 따라서 1.0wt% 이하의 MWNT를 첨가하였을 때의 물성의 향상은 MWNT의 첨가에 기인한 것임을 확인하였다. 이는 MWNT 끼리의 맞물림(interlocking)이 크랙의 진전을 저지시키는 역할을 하는 동시에 모재의 물성을 향상시켰기 때문으로 사료된다. 또한 SEM을 이용한 미세구조의 관찰을 통해 MWNT의 함량이 증가함에 따라 기공이 증가함을 확인하였다. 이것은 MWNT 함량의 증가가 모재 점성을 증가시켜, 유리 섬유가 충분한 함침이 이루어지지 않은 것에 기인한 것으로, 이런 기공의 증가 또한 MWNT의 함량이 증가함에 따라 기계적 물성을 저하시키는 한 원인인 것으로 판단된다.
따라서 적정한 MWNT의 함량까지는 좀 더 우수한 물성을 가지는 유리/에폭시 직물 복합재료를 제작하여, 유리섬유 복합재료의 적용성을 더 높일 수 있음을 확인하였다.
