고체-고체 상변화 물질(PCM)은 열에너지 저장(TES) 분야에서 누액 방지, 캡슐화 요구사항 감소, 설계 유연성 등 여러 장점을 제공한다. 특히 펜타글리세린(PG) 및 펜타에리트리톨(PE)과 같은 유기 플라스틱 결정(OPC)은 높은 잠열과 조절 가능한 전이 온도를 갖지만, 결정상에서의 취약성, 제한된 가공성, 열 순환 중 거시적 변형 등의 문제로 실제 적용에 한계가 있었다.
본 연구는 섬유화되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 바인더를 도입하는 재료 공학 전략을 제안한다. 전단 유도 PTFE 섬유화 및 정제(tableting) 공정을 통해 PG 및 PE 복합재를 제작했으며, OPC 매트릭스 내부에 상호 연결된 섬유 네트워크를 형성했다. 이 네트워크는 OPC의 고유한 고체-고체 열 저장 기능을 유지하면서 결정상에서 기계적 보강 및 연성 향상을 제공한다.
PTFE 강화 복합재는 반복적인 열 순환 조건에서 영구 변형 감소 및 팽창-수축 손상 완화와 함께 현저히 향상된 형상 안정성을 보였다. 상변화 온도와 잠열은 OPC 상에 의해 주로 결정되었으며, 과냉각 값은 해당 시스템에서 보고된 낮은 범위에 속했다. 추가적으로 열전도도 향상 및 흡습성 감소 효과도 확인되었다.
이 연구는 PTFE 섬유화를 통해 OPC의 핵심적인 재료 수준 병목 현상인 열 순환 중 거시적 형상 안정성 손실을 극복할 수 있음을 입증한다. 결과적으로 개발된 복합재는 보호 코팅 및 추가 보강을 포함한 미래 TES 통합 전략을 위한 기반 플랫폼을 제공한다.
섬유 강화 고분자 복합재(FRPC)의 기계적 성능은 섬유-기지 계면 설계에 의해 결정됩니다. 표면 개질 전략에 대한 광범위한 연구에도 불구하고, 계면 특성 개선이 신뢰할 수 있는 구조적 성능으로 이어지는 데는 여전히 어려움이 있습니다. 본 총설은 표면 화학, 계면층 구조, 나노 개질 및 공정 조건이 하중 전달, 계면 전단 강도, 손상 진화 및 전반적인 기계적 거동을 어떻게 종합적으로 제어하는지 비판적으로 검토합니다.
기존의 개질 기술 요약 위주 총설과 달리, 본 연구는 계면 설계와 제조 공정 간의 연관성에 중점을 둡니다. 계면 성능이 재료의 고유한 특성이라기보다는 공정에 크게 의존함을 보여줍니다. 보고된 계면 지표 개선 사항들은 거시적 구조 성능과 비교하여 비판적으로 평가되었으며, 분산 품질, 수지 유변학, 공정 결함 및 확장성에서 발생하는 지속적인 한계를 밝혀냈습니다.
물리화학적 개질과 박리, 섬유 인발, 피로 저하를 포함한 라미네이트 수준의 파괴 메커니즘을 연결하기 위한 다중 스케일 프레임워크가 제안됩니다. 이를 통해 계면층 특성화, 표준화된 평가 방법 및 확장 가능한 계면 엔지니어링의 주요 연구 격차를 식별합니다.
본 총설은 공정 통합 설계, 예측 모델링 및 차세대 복합재 구조를 위한 다기능 계면층을 기반으로 하는 미래 연구 방향을 제시합니다. 이는 FRPC의 구조적 성능 향상을 위한 계면 공학의 중요성을 강조합니다.
본 총설은 항공기 성능 향상에 필수적인 아라미드 섬유 강화 플라스틱(AFRP)의 항공우주 산업 적용을 다룬다. 케블라, 트와론과 같은 아라미드 섬유는 뛰어난 인장 강도, 낮은 밀도, 열 안정성 덕분에 핵심 소재로 부상했다. 그러나 제조, 내구성, 다기능성 측면에서 여전히 과제가 남아있다.
이 논문은 AFRP의 최신 발전을 평가하며, 분자 구조, 계면 공학, 제조 혁신이 성능에 미치는 영향을 중점적으로 분석한다. 접착력 개선, 효율적인 제조 방법, 극한 조건에서의 내구성 강화, 다기능 AFRP 개발에 대한 질문들을 다룬다.
2020년부터 2025년까지의 주요 혁신 사례를 분석하고, 구체적인 해결책을 제시함으로써 미래 항공우주 시스템의 요구사항을 충족시키기 위한 AFRP의 잠재력을 탐구한다.
