일반기술

무전해 도금법에 의한 나노두께 니켈 도금된 탄소섬유의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 탄소섬유를 이용한 고분자 복합재료에서 섬유와 매트릭스간의 계면 결합력 및 연성을 증가시키기 위하여 일반 탄소섬유에 무전해(화학환원) 니켈 도금 표면처리한 고강도 탄소섬유의 제조방법 및 그에 의해 제조된 고강도 탄소섬유에 관한 것이다.*배경항공·우주산업의 발달과 더불어 급속하게 개발되기 시작한 탄소섬유 강화 복합재료는 오늘날 항공·우주산업뿐만 아니라 전기·전자 재료, 토목·건축 재료, 자동차, 선박, 군사장비, 스포츠용품 등 다양한 분야에서 사용되고 있는 첨단 소재중의 한가지이다. 이러한 강화재(reinforcing material)로서의 탄소섬유는 최종 열처리온도에 의해 그 종류가 나누어지는데 일반적으로 열처리 온도가 증가할수록 계면결합력은 감소하는 경향을 보이는데 이는 열처리 온도가 증가할수록 결정구조가 완벽해져 표면에너지가 낮아지기 때문이다. 또한 열처리온도가 1000∼1500℃까지 가열하여 탄화시킨 고강도 탄소섬유는 일반적으로 크로멘(chromene)이나 파이론(pyrone)과 같은 염기성 관능기를 가지거나 탄소원자 차체가 루이스(Lewis) 염기성을 띠게 된다고 알려져 있다. 따라서 탄소섬유의 계면결합력은 섬유의 표면적을 늘려 더 많은 접촉점을 제공하거나 섬유와 수지사이의 물리화학적 상호작용을 증가시킴으로써 향상될 수 있다.*발명의 방법의 특징 탄소 섬유를 비산화방법에 의해 표면처리하여 니켈도금 하는 것으로서,1)탄소섬유 표면을 거의 에칭시키지 않으면서 매트릭스 수지와의 계면결합력 및 연성을 향상시키는데 효과적2)양극 산화처럼 연속공정이 가능3)상업적으로도 유용*특징 및 장점1)연속공정이 가능.2)안정적인 처리가 가능함과 동시에 탄소 섬유표면에 니켈-인 합금을 도입시킴으로써 탄소섬유가 높은 표면에너지를 가짐.3)수지 매트릭스에 첨가시 매트릭스와 잘 접착. 3)우수한 층간전단강도, 충격강도 및 연성을 발현. 4)탄소섬유 강화복합재료의 연성을 향상시킬 수 있어 강인성이 요구되는 제품 생산에 이바지.5)특히,우수한 계면접착 및 연성은 우주·항공용 구조재, 대형 토목구조물, 스포츠 레져용품등 초경량 첨단소재 특성을 가지는 소재 개발에 크게 기여.