본 연구에서는 연속적인 인발 공정으로 탄소나노섬유를 일방향으로 배열시킨 미세 Cu 튜브를 원소재로 하여 액상가압성형법을 이용하여 약 10%의 탄소나노섬유가 강화된 Cu 기지 복합재료를 제조하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 복합재료의 인장시험 결과 기지재인 무산소동에 비해 약 2 배 이상의 인장강도 증가가 관찰되었으며, 이는 완벽한 결합을 전제로 한 이론적 강도 값과 유사함을 알 수 있었다. 2. 파단면 및 미세조직 관찰 결과, 탄소나노섬유와 Cu 사이에는 상당한 결합력이 존재하는 것을 관찰할 수 있었다. 3. 이러한 결합력은 액상성형 과정에서 탄소나노섬유 중 표면의 일부 탄소들이 Cu 기지로 확산되면서 탄소섬유의 표면의 거칠기를 유도하게 되고, 또한 확산된 탄소는 섬유 주위의 Cu 기지에 고용되면서 응력장이 존재하게 됨으로서 부피에 비해 표면적이 매우 큰 나노섬유와 기지간의 기계적 결합에 의한 것으로 사료된다.

In the present study, the unidirectionally aligned carbon nanofiber (CNF) reinforced Cu composite was fabricated by the liquid infiltration process, and the deformation behavior of the composite was evaluated. For the unidirectional alignment of the severely entangled CNFs, the mechanical drawing process was utilized. The bundle of drawn Cu tubes compacted with the unidirectionally aligned CNFs was placed on the specially designed mold, which was subsequently canned, degassed, evacuated, heated at 1100℃ for 10 minutes in the electric furnace to liquefy the Cu, and finally transferred to the press. The optical and SEM micrographic observations of the final product demonstrated that, even though the CNFs were not uniformly distributed throughout the specimen due to the molten metal flow during melting process, the local unidirectionality was found to be preserved in those areas where the CNFs were densely distributed. Tensile test results showed that approximately two-fold increase in the tensile strength was obtained with the CNF reinforced Cu composite. Based on the micrographic and fractographic observations, the strengthening mechanism of the CNF reinforced Cu composite fabricated by the liquid infiltration process was discussed. (Received March 2, 2004)