PAN-based carbon fibers impregnated with phenolic resins used as a precursor of carbonized matrix was modified by addition of molybdenum disilicide(MoSi₂) in different concentrations, i.e., 0, 4, 12 and 20% by weight. These composites were unidirectionally manufactured by prepreg mathod, 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 physical properties of oxidation inhibition and brittle-to-ductile transition(BDT) at higher temperatures was investigated in newly developed methods on flexural strength(σ_f), flexural modulus(E_b), and interlaminar shear strength (ILSS) of the composites measured at 1000 ℃. As a result, the presence of MoSi₂ in carbon/carbon composites effectively increased the toughness and the degree of adhesion at interfaces between carbon fibers and resin matrix.

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 연구에서는 고온에서의 기계적 특성을 알아보기 위하여 1000℃에서 3점 굽힘 시험법과 short-beam test법을 이용하여 산화억제성 및 고온에서 취성-연성 전이 특성을 지닌 MoSi₂의 첨가량에 따른 복합재료의 굴곡 강도와 굴곡 탄성률, 그리고 층간 전단 강도의 차이를 조사하였다. 그 결과, MoSi₂를 첨가함으로서 고온에서 복합재료의 강인성(toughness)을 향상시킴과 동시에 우수한 계면 결합력을 발현할 수 있음을 알 수 있었다.

Keywords: carbon/carbon composites; MoSi₂; physical properties; toughness