Recently, economical efficiency has become an important research value in space exploration. In this respect, structural materials for space vehicles such as satellites need to be lightweight in order to reduce launch costs. Polymeric materials are superior alternatives to metallic materials because of their relatively large specific strength. However, polymeric materials are threatened by various environmental factors especially in Low Earth Orbit(LEO) where most space structures are in operation. Atomic oxygen, high-vacuum, thermal cycling, micro meteoroids and space debris are typical harmful environmental elements found in the Low Earth Orbit space environment. In particular, atomic oxygen induces corrosion of polymeric materials which could result in the malfunctioning of the spacecraft or space structure. To prevent this, making polymer composites using uniformly dispersed nano-sized reinforcements is a suitable method of improving the material properties and the products of this method are called nanocomposites.
In this study, graphene was used as the reinforcement of a polymer nanocomposite. Graphene is expected to be a promising material that will change the future. Using silane coupling agents, silane treated graphene was investigated to improve the interfacial bonfing and dis persibility. Nanocomposites produced using silane treated graphene are expected to not only improve the mechanical properties but also the environmental resistance performance of the nanocomposite.
It was found that silane treated graphene did not result in significant mechanical property enhancement compared to only graphene but did not hamper properties while providing substantial improvement of LEO environmental resistance.
최근 경제적인 효율성은 우주산업분야에서 중요한 가치가 되고있다. 이런면에서 우주 구조물의 구조재료는 발사비용을 줄이기위해 가벼워질 필요가 있다. 고분자재료는 높은 비강도를 가지고 있기 때문에 금속재료의 좋은 대체재료이다. 그러나 고분자 재료는 다양한 환경요인들에 의해 영향을 많이 받으며 특히 원자 산소, 고진공, 열주기, 미소 유성체와같은 우주환경에 많은 영향을 받을 수 있다. 특히 원자산소의 경우 고분자 재료의 표면 침식을 일으켜 기체의 기능이상을 일으킬 수 있다. 이를 막기위해 나노 크기의 보충재를 사용하여 기지재료의 물성을 높이는 방법이 존재하는데 이를 나노 복합재료라고 한다.
이 연구에서는 그래핀은 고분자 나노복합재료의 보충재로 사용된다. 그래핀은 미래를 바꿀 수 있는 전도 유망한 재료이다. 실란 커플링제를 이용하여 실란 처리된 그래핀은 기지재료내의 분산성과 계면결합력을 높일 수 있다. 실란 처리된 그래핀을 나노복합재료로 제작할 경우 기계적 물성 뿐만아니라 환경 저항성을 향상 시킬 수 있다.
연구 결과 실란 처리된 그래핀은 급격한 기계적 물성 향상효과는 보여주지 못하였으나 저궤도 우주환경에 대한 저항성은 확보할 수 있었다.
