나노 SiO₂ 입자가 함침된 직조 Kevlar 의 찢김 저항성능 연구

Abstract

본 연구는 방호소재로 널리 사용되는 Kevlar 직물을 대상으로 칼 또는 날카로운 물체로부터 발생될 수 있는 위협으로부터 적절히 대응할 수 있는 찢김 저항성능 향상에 관한 시험을 수행하였다. 각각 100 nm, 300 nm 및500 nm 직경을 갖는 나노 SiO₂ 입자를 포함하는 전단농화유체(shear thickening fluid)를 함침하는 방식을 통해 시료를 제작하였으며, SiO₂ 입자가 포함된 시편과 미처리 시편의 역학적 특성을 비교, 분석하였다. 전단농화유체에 포함된 나노 입자의 크기에 따른 찢김 저항성능 평가를 위하여 칼 및 송곳을 이용한 낙하충격시험을 수행하였고,낙하 높이는 0.1 m, 0.15 m 및 0.2 m 로 각각 설정하였다. 실험결과, 전단농화유체를 함침한 Kevlar 는 미처리 Kevlar에 비해 예기의 침투를 견고하게 저지하는 특성을 보여주었다. 한편 전단농화유체를 구성하는 나노 SiO₂ 입자의 크기가 작을수록 찢김 저항성능이 향상됨을 알 수 있었으며 이는 전단농화현상으로 인한 직물을 구성하는 얀의 마찰력 증가 및 pull-out 억제에 기인된 것으로 사료된다. 결론적으로 방검 소재의 찢김 저항성능을 향상시키기 위해서 나노 SiO₂ 입자의 직경과 함께 전단농화유체의 충진밀도 등이 함께 고려 되어야 함을 확인하였다.