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Apr 14, 2024

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5092(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

프리폼-섬유 기술을 통해 길쭉한 다중 재료 구조의 설계 및 개발을 관리하는 다양한 기본 측면 중에서 재료 연관 방법론이 중요한 역할을 합니다. 이는 단일 광섬유 내에 통합될 수 있는 기능의 수, 복잡성 및 가능한 조합에 큰 영향을 미치므로 적용 가능성을 정의합니다. 본 연구에서는 독특한 유리-폴리머 결합으로 모노필라멘트 마이크로섬유를 생산하기 위한 공동 드로잉 전략을 조사했습니다. 특히, 용융 코어법(MCM)은 더 큰 유리 구조 내 통합을 위해 여러 비정질 및 반결정 열가소성 수지에 적용됩니다. MCM을 사용할 수 있는 일반적인 조건이 설정됩니다. 유리-폴리머 결합에 대한 고전적인 유리 전이 온도 호환성 요구 사항을 극복할 수 있고 칼코게나이드 이외의 다른 유리 구성이 열가소성 수지를 사용하여 열적으로 신장될 수 있다는 것이 입증되었습니다. 여기서는 산화물 유리가 고려됩니다. 그런 다음 제안된 방법론의 다양성을 설명하기 위해 다양한 기하학적 구조와 구성 프로파일을 가진 복합 섬유가 제시됩니다. 마지막으로, 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 텔루라이트 및 인산염 유리를 결합하여 생성된 섬유에 대한 조사가 집중되었습니다. 적절한 연신 조건 하에서 PEEK의 결정화 동역학은 열 연신 및 9질량만큼 낮은 중합체의 결정화도 동안 제어될 수 있음이 입증되었습니다. %는 최종 섬유에 도달합니다. 그러한 새로운 재료 연관성과 섬유 내의 재료 특성을 조정하는 능력은 전례 없는 기능을 갖춘 새로운 종류의 하이브리드 길쭉한 물체의 개발에 영감을 줄 수 있다고 믿어집니다.

복합재료 섬유는 관심 있는 모든 기술 영역(건강, 에너지, 전자, 환경, 국방, 통신 등)에 걸쳐 적용되는 차세대 소형 장치 및 부품 개발을 크게 촉진하고 있습니다. 이러한 놀랍고 부인할 수 없는 유용한 물체의 제조는 섬유 내에 여러 기능을 동시에 포함하는 데 필요한 고급 재료 성형 공정에 의존합니다. 재료 과학 커뮤니티의 강력한 기여로 인해 섬유 집합체에 통합할 수 있는 재료의 범위와 가능한 조합 및 늘어난 구조 내에서 배열되는 방식이 이제 엄청나게 넓어졌습니다2,3,4,5. 이를 달성하기 위해 스택 앤 드로우 기술6,7, 삽입 방법8,9(rod-in-tube10,11에서 파생됨), 압출12, 적층 제조13, 14,15 뿐만 아니라 직접 와이어 삽입16,17 등도 있습니다. 이러한 인기 있는 다중 재료 섬유 준비 전략 중에서 용융 코어 방법(MCM)은 복잡한 하이브리드 길쭉한 구조 설계를 위한 주요 매력적인 솔루션 중 하나로 나타납니다. MCM은 다음 원리에 의존합니다. 코어 재료는 비정질 클래딩 내에 삽입되어 거시적인 프리폼을 형성하고 이어서 어셈블리는 기존의 섬유 연신 장비를 사용하여 얇은 연속 섬유로 늘어납니다. 특히 스트레칭 과정에서 코어는 재료는 용융된 상태인 반면, 비정질 클래딩 재료는 연화만 됩니다. 즉, 클래딩은 액체 코어 재료의 흐름을 제한하는 지지대 역할을 합니다. 용융 노심 기술19의 초기 개발에서 이 방법은 노심 재료 혼합 내 또는 용융 노심과 피복재 사이에서 화학적 상호 작용이 발생하는 열 신장 절차를 참조했습니다. 이 공정을 통해 다른 방법으로는 합성할 수 없거나 기존 연신 공정을 통해 섬유에 통합할 수 없는 새로운 소재를 생산할 수 있습니다. 이제 이 기술은 용융 상태에 있는 동안 코어 재료가 인발되는 동안 더 넓은 방식으로 열 신장 절차를 지정합니다. 현재까지 MCM은 주로 신축성이 없는 무기물(희토류 농도가 높은 유리 조성물, 반도체, 금속 등)의 섬유 내 통합에 활용되어 왔습니다. 동일한 방법을 사용하는 유리 기반의 길쭉한 구조는 연구되지 않았습니다.