탄소섬유

목차

1.탄소섬유란?
2.탄소섬유의 역사
3.탄소섬유의 특징 및 특성
4.탄소섬유의 종류
5.탄소섬유 제조
6.탄소섬유의 용도
7.탄소섬유의 향후 전망

본문내용

탄소섬유의 특징 및 특성

그림에 나타낸 흑연구조의 개략도에서는 탄소원자가 육각형의 꼭지점에 위치하면서 탄소의 기본층(base plane)을 형성, c-축 방향으로 ABA 형태로 적층되면서 육방정계의 결정계를 형성
그러나, 탄소섬유의 경우에는 흑연과 달리 탄소층이 ABA 형태로 규칙적으로 적층되는 것이 아니라 c-축 방향으로 보면 일정한 규칙성을 찾기 어려운 난층구조(turbostratic structure)를 가짐
→탄소층간의 거리는 흑연보다 클 수 있으나, 이와 같은 구조

이방성은 흑연의 역학적 성질이 그대로 반영되어 탄성률은 c-축 방향보다 a-축 방향에서 약 20배가 높음. 따라서, 탄소섬유 경우에도 섬유축 방향으로 평행하게 배열된다면 길이방향으로 뛰어난 역학적 성질을 보이며, 고탄성률 탄소섬유의 생산공정에서 반드시 기본층을 섬유축 방향으로 배향시키는 과정이 반드시 포함되어야 한다

<중 략>

탄소섬유 제조 및 제조기술 동향성

(3) 레이온계 탄소섬유

• 직물 모양 또는 펠트 모양의 레이온을 약 900℃까지 천천히
• 회분 방식으로 태운 다음 최고 2500℃ 이상의 온도까지 가열하여 흑연화 레이온을 미리 인산 유도체나 질산염 등에 침지하여팽윤시키는 화학 처리를 한 후에 탄화시킴으로써 탄화에 필요한 시간을 단축시켜서 연속 프로세스가 가능해
• 초기의 연속 섬유는 강도, 탄성률 모두가 낮았지만 2,500℃ 이상의 온도에서 연신시킴으로써 고탄성률 (500 GPa)의 탄소 섬유를 얻을 수 있게 되었다.
• 프로세스가 고가이기 때문에, 그 후 PAN이나 피치를 원료로 하는 고탄성률 탄소 섬유로 대체됨에 따라 생산이 중지되었다.

참고자료

· 시라이시 미노루, 천의 얼굴을 가진 탄소재료 탄소섬유, 겸지사 과학기술도서, 2005
· 박수진, 탄소재료 원리와 응용, 대영사, 2006
· 서인선, 박창걸, 탄소섬유, 한국과학기술정보연구원, 2002
· 서민강, 박수진, 고분자과학과 기술 제 21권 2호, 화학공학연구정보센터, 2010
· 김융암, 물리학과 첨단기술 3월호, 한국 물리학회, 2003