아렌가 피나타–실리콘 바이오복합재의 실험적 및 수치적 분석을 통한 특성

높은 유연성과 탄성으로 인해 실리콘 고무는 특히 의료 및 산업 분야에서 많은 응용에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 순수 실리콘 고무는 약한 인장 강도를 경험하며 이는 충전재 추가를 통해 개선될 수 있습니다. 따라서 이 논문은 새로운 유형의 실리콘 바이오복합재(아렌가 피나타-실리콘 바이오복합재)를 생산하고 그 기계적 특성, 물리적 특성 및 형태학적 특성을 평가하는 것을 목표로 합니다. 아렌가 피나타 충전재가 실리콘 고무에 미치는 영향을 12 wt.% 아렌가 피나타-실리콘 바이오복합재와 순수 실리콘 고무 사이의 기계적 특성을 비교하여 조사합니다. 이 부드러운 재료들에 대해 단축 인장 테스트를 수행하여 응력-변형 데이터를 얻었으며, 이후 이를 공학적 응력-신장(σE –λ) 데이터로 변환했습니다. 이 실험 데이터는 재료 상수를 얻기 위해 네오 후키안 및 무니-리블린 모델에 적합되었습니다. 물리적 특성은 밀도 테스트를 통해 연구되었으며, 파단면의 형태학적 표면은 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 조사했습니다. 12 wt.% 아렌가 피나타 충전재가 추가된 샘플의 평균 최대 인장 강도는 0.65 MPa로 나타났습니다. 이는 순수 실리콘 고무(평균 최대 인장 강도 = 0.85 MPa)와 비교하여 강도의 감소를 의미합니다. 그러나 반대로 아렌가 피나타 섬유의 존재가 실리콘 고무의 강성과 밀도를 증가시킨 것으로 나타났습니다. 실험 데이터를 비교했을 때, 네오 후키안 및 무니-리블린 모델 모두 순수 실리콘 고무에 비해 12 wt.% 아렌가 피나타-실리콘 바이오복합재의 탄성 거동을 더 잘 모방할 수 있음을 관찰할 수 있었습니다. SEM 이미지를 관찰해보면 아렌가 피나타 충전재의 응집현상이 보이지 않아 충전재의 좋은 분산을 확인할 수 있습니다. 이미지는 또한 충전재와 매트릭스 간의 우수한 섬유 부착을 보여줍니다. 따라서 아렌가 피나타 충전재의 추가가 순수 실리콘 고무의 특성을 향상시켰다고 결론지을 수 있습니다. 추가로, 이 연구는 복합 재료에서 충전재로 자연 섬유를 활용할 때의 이점을 홍보합니다. DOI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.ms.24.3.18296