Composite Material   복합 재료

(2020-11-18)

Reinforcement, 강화재, FRP, 섬유 강화 플라스틱, 강화 플라스틱

1. 복합 재료 (Composite Material)

  ㅇ 기존의 재료로 얻을 수 없는 성질을 얻기 위해,
     - 성질이 다른(화학적으로 상이) 2 이상의 재료들을 물리적(기계적)으로 결합(혼합)시킨 재료


2. 복합 재료의 특징

  ㅇ 따로 사용될 경우 보다, 더 우수한 성질/구조를 갖음
  ㅇ 서로 다른 물성을 가지는 재료들이 혼합됨
     - 조합,비율에 따라 다양한 물성의 설계가 가능
     - 혼합된 상태에서도, 각 성분이 원래 성질을 유지
  ㅇ 거시적으로, 기계적 혼합을 하며, 구성 성분들 간에 경계면이 존재
  ㅇ 미시적으로, 비교적 불균일 혼합물 임
  ㅇ 한편, 합금은 거시적으로 화학적 혼합을 하며, 미세적으로 균일한 혼합물3. 복합 재료의 구성

  ※ 강화재 + 바탕재 --(성형 공정)--> 복합 재료

  ㅇ 강화재 (Reinforced Material)
     - 높은 강도,강성을 갖도록 함
     - 크게, 섬유 강화,입자 강화 등의 방식이 있음

  ㅇ 모재,기지재,바탕재 (Matrix)
     - 기본 형태의 유지
     - 강화재를 결합시키며 하중을 강화재에 전달
     - 역할
        . 섬유를 고정시키는 바인더 역할
        . 섬유 사이의 응력 전달
        . 외부로부터 섬유를 보호
        . 기계적인 마모저항


4. 복합 재료의 구분

  ㅇ 강화재 구조에 따른 구분
     - 섬유 강화 복합재료 (fibrous composite)
     - 입자 강화 복합재료 (particulate composite)

  ㅇ 바탕재 종류에 따른 구분
     - 고분자 복합재료 (polymer matrix composite)
     - 금속 복합재료 (metal matrix composite)
     - 세라믹 복합재료 (ceramic matrix composite)

  ㅇ 섬유 강화제 (FIber Reinforcement)의 구분
     - 유리 섬유 (Glass Fiber)
     - 탄소 섬유 (Carbon Fiber)
     - 붕소 섬유 (Boron Fiber)
     - 유기 섬유 (Organic Fiber)
     - 세라믹 섬유 (Ceramic Fiber)


5. 주요 복합 재료 例

  ㅇ 자연 발생 : 목재, 뼈 등

  ㅇ 합판, 철근 콘크리트 구조물, 콘크리트(시멘트,모래,자갈), 탄소 섬유 - 에폭시 복합재료, 
     섬유 강화 플라스틱 등

  ㅇ 폴리카보네이트 (Polycarbonate)
     - 열가소성 플라스틱 중합체, 뛰어난 열 저항 특성


6. 강화 플라스틱 (Reinforced Plastic)

  ㅇ 저 강도 등 플라스틱의 단점을 유리 섬유,탄소 섬유 등의 강화재를 사용하여 향상시킨 플라스틱 
     - 입자 강화 (paricles)
     - 단/장/편상 섬유 강화 (flake)
     - 연속 섬유 강화(continuous)
     - 적층 강화(laminate)
     - 다공질 (foam) 등

  ㅇ FRP (Fiber glass Reinforced Plastic, 유리 섬유 강화 플라스틱)
     - 유리 섬유로 강화시킨 플라스틱계 복합재료
        . (복합재료 : 2 이상의 재료를 조합시켜  새로운 재료 특성을 갖도록 한 것)
     - 경량, 내식성, 성형성(成型性,Moldability) 등이 뛰어남
     - 1940년대 초부터 시장에 나타남


[공업 재료] 1. 금속 2. 고분자 3. 세라믹 4. 복합 재료 5. 반도체
[금속] [고분자] [세라믹]
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