ABSTRACT: Highly ablation resistant carbon nanotube (CNT)-phenolic composites were fabricated by the addition of low concentrations of CNT nanofiller. Tensile and compressive properties as well as ablative resistance were significantly improved by the addition of only 0.1 and 0.3 wt% of uniformly dispersed CNTs. An oxygen-keroseneflame torch and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) were used to evaluate the ablative properties and microstructures of these CNT-phenolic composites. Thermal gravimetric analysis (TGA) revealed that the ablation rate was lower for the 0.3 wt% CNT-phenolic composites than for neat phenolic or the composite with 0.1 wt% CNT. Ablative mechanisms for all three materials were investigated using this TGA in conjunction with microstructural studies using a FE-SEM. The microstructural studies revealed that CNT acted as an ablation resistant phase at high temperatures, and that the uniformity of dispersion of the CNT played an important role in this resistance to ablation.

초 록: 소량의 CNT 나노입자를 함유한 CNT-페놀 복합재료를 제조하여 삭마 효과를 확인하였다. CNT 함량을 0.1 wt% 에서 0.3 wt%까지 증가시킴에 따른 인장, 압축 강도를 평가하고 삭마 저항성에 대한 차이를 분석하였다. 산소와 등유를 혼합하여 화염 발생시켜 재료의 삭마 효과를 평가하였다. FE-SEM을 이용하여 삭마 실험 이후 발생된 시 편의 미세 구조 변화를 확인하였다. CNT 함유 정도에 따른 TGA 열분석을 시도하여 열적 안정성을 평가하였다. 0.3wt% CNT-페놀 복합재료가 일반 페놀 수지 및 0.1 wt% CNT-페놀 복합재료보다 삭마율이 낮았다. 삭마에 따른 재료 변화 메커니즘을 규명하기 위해 TGA 분석 결과와 FE-SEM을 이용한 미세 구조 결과를 분석하였다. 고열의 화염을 이용한 삭마 실험을 통해 시편 내부의 CNT 입자가 존재하는 미세구조를 확인할 수 있었다. 수지 내부에 균일하게 분산된 CNT 입자의 역할이 내삭마성을 증가시키는 결과를 확인하였다.

Keywords: ablation performance, nanocomposites, microstructure, dispersion

Keywords: 삭마효과, 나노복합재료, 미세구조, 분산