탄소섬유의 특징, 제조 방법, 응용분야

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2017.11.09
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목차

1. 탄소 섬유의 역사
1) 탄소 섬유 역사
2) 탄소 섬유란
3) 탄소 섬유의 분류

2. 탄소 섬유의 특징
1) 탄소 섬유의 화학 조성
2) 탄소 섬유의 수분
3) 탄소 섬유의 내약품성
4) 탄소 섬유의 기계적 성질
5) 탄소 섬유의 열적 성질
6) 탄소 섬유의 전기적, 전자기적 성질

3. 탄소 섬유의 제조방법
1) PAN계 탄소 섬유
2) 피치계 탄소 섬유

4. 탄소 섬유의 응용분야

본문내용

1. 탄소섬유 역사
1) 탄소섬유 역사
- 탄소 섬유의 최초 발명은 발명왕 에디슨(Thomas A. Edison)이 1880년 천연 셀룰로오스를 출발 원료로 사용한 것으로, 미국 특허 USP 223,898호 로 등록되어 있다. 이것은 면이나 아마를 염화아연(ZnCl2) 용액에 녹인 다음 알코올의 응고 용기 속으로 압출시켜 얻은 섬유를 가열하여 제조하는 방법이다.
1892년에는 대나무 섬유를 가열·탄화시켜 백열 전등용 필라멘트로 제조(USP 470,925호)하는 방법이 제안되었다. 그 후에도 몇 차례 개량 연구가 진행되었으나 금속 텅스텐 필라멘트의 출현으로 그 자취를 감추어 버리게 되었다.
그 후, 미국의 W. R. Whitrey는 1909년 탄소 섬유를 2,300 ℃까지 가열·소성하여 흑연 섬유를 만들었다(미국 특허 USP 916,905호). 그러나, 이 섬유 역시 기계적 강도가 약하고 공극률이 커서 실용화되지는 못했다. 그러나 미국과 소련의 우주 개발 경쟁이 본격화된 1950년대에 들어와서, 로켓을 발사하고 우주 비행체를 회수하기 위한 목적으로 고온에 견딜 수 있는 재료가 필요하게 됨에 따라서 다시 개발이 시작되었다. 처음에는 주로 Ablation(융제 방열 재료)으로 사용되었다.

2) 탄소 섬유란
- 탄소 섬유 (Carbon Fiber, CF)란 일반적으로 폴리아크릴로니트릴(Poly- acrylonitrile, PAN) 수지, 석탄·석유 피치 등을 섬유화한 후, 특수한 열처리 공정을 거쳐 만든“미세한 흑연 결정 구조를 가진 섬유상의 탄소 물질”을 말한다.
탄소 섬유가 최초로 문헌에서 정의된 것은 1969년 미국의 R. Bacon과 W. A. Schlamon에 의해서이다. 이들은“탄소 섬유는 최고 1,000 ∼ 1,500℃의 온도에서 열처리한 섬유로서 전구체(Precusor)의 많은 잔류물을 갖고 있으나, 흑연 섬유(Graphite Fiber, GrF)는 2,500℃ 이상으로 가열한 것으로 99% 이상의 탄소 함량으로 되어 있다”고 정의하였다.

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