PAN-based carbon fibers impregnated with phenolic resins used as a precursor of carbonized matrix were modified by addition of molybdenum disilicide(MoSi₂) in different concentrations. i.e., 0, 4 12 and 20% by weight. And, unidirectional carbon fiber-reinforced phenolic matrix composites were manufactured by prepreg method, and were submitted to carbonization(heat treated to 1100 ℃) and graphitization(to 2300 ℃), throughout one step manufacturing process. In this work, the influence of MoSi₂ concentrations having the physical properties of oxidation inhibition and brittle-to-ductile transition (BDT) at higher temperatures was investigated in interlayer spacing (d₀₀₂), flexural strength(σ_f), and interlaminar shear strength (ILSS) of the composites. As a result, the additions of 12 ~ 20 wt% MoSi₂ to the composites received after graphitization showed that the flexural strength of the composites was improved in a result from about 200 MPa to 360 MPa. This is due to the increase of bulk density or decrease of open porosity and decrease of d₀₀₂ of the graphitized composites.

탄화 매트릭스의 전구체로 사용된 페놀수지에 세라믹 분말인 이규화 몰리브덴(MoSi₂)을 0, 4, 12, 20%의 중량비로 각각 고르게 분산시켜, 여기에 PAN계 탄소섬유를 함침하여 프리프레그법으로 일방향 탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였으며, 이를 다시 단일 공정으로 탄화(1100℃) 및 흑연화(2300℃)시켜서 일방향 탄소/탄소 복합재료를 제조하였다. 본 연구에서 산화억제성 및 고온에서 취성-연성 전이 특성을 지닌 MoSi₂를 복합재료에 첨가하여 층간 공간, 굴곡 강도, 층간 전단 강도를 통한 물성을 측정하였다. 흑연화된 복합재료의 굴곡 강도는 MoSi₂의 첨가량이 0wt%일 때 약 200MPa에서 12~20wt%일 때 360MPa로 아주 우수한 증가를 보였다. 굴곡 강도의 증가는 탄화, 흑연화 시의 이규화 몰리브덴에 의한 복합재료 밀도의 증가와 기공도의 감소에 기인하며, 또한 흑연화된 복합재료의 층간 공간(d₀₀₂)의 감소로 인해서 확인할 수 있었다.

Keywords: carbon/carbon composites; molybdenum disilicide; phenolic resins; graphitization