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다양한 CNF 강화제를 사용한 alginate/cellulose nanofibril (CNF) 복합섬유의 제조 및 특성
박지수 ( Ji-soo Park ),박찬우 ( Chan-woo Park ),한송이 ( Song-yi Han ),이은아 ( Eun-ah Lee ),김정기 ( Jeong-ki Kim ),( Azelia Wulan Cindradewi ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),한의돈 ( Eui-don Han ),서영호 ( Young-ho Seo ),권재경 ( J 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
본 연구에서는 alginate (AL)/cellulose nanofibril (CNF)를 고형분량 대비 95/5, 90/10, 85/15, 70/30 으로 혼합 한 후마이크로채널로 습식방사하여 복합섬유를 제조하였으며 CNF의 종류, CNF 혼합비율 및 방사조건에 따른 섬유의 특성을 조사하였다. CNF는 pure-CNF (PCNF), lignocellulose nanofibril (LCNF), 및 TEMPO 산화 처리된 PCNF(TOPCNF)와 LCNF (TOLCNF)가 사용되었다. AL/CNF 방사용액의 농도는 1.5 wt%로 조절하였으며, PDMS (polydimethylsiloxane)로 제조된 0.2 mm × 0.1 mm × 70 mm (width × height × length) 크기의 마이크로 채널을 이용하여 10% 염화칼슘 수용액에 방사하였다. 방사속도는 0.1, 1, 3 ml/min로 조절되었다. 복합섬유의 평균 직경은 AL/TOLCNF < AL/LCNF ≤ AL/TOPCNF < AL/PCNF 순으로 나타났다. 또한, 모든 샘플에서 CNF의 함량이 증가함에 따라 직경도 증가하는 경향을 나타냈다. CNF의 종류에 따른 복합섬유의 인장강도를 측정한 결과, 인장강도는 AL/TOLCNF < AL/TOPCNF < AL/PCNF < AL/LCNF 순으로 증가하였으며, TEMPO 처리된 CNF 보다 처리되지 않은 CNF의 강화효과가 더 크게 나타났다.
실리콘 나노와이어 FET 기반의 바이오센서를 이용한 방사선 피폭 단백질 검출
박지수(J. S. Park),조영학(Y. H. Cho) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
본 연구에서는 방사능 피폭 단백질을 검출하기 위해 실리콘 나노와이어 FET (Field-effect-transistor) 기반의 바이오 센서를 제작하고 이를 이용하여 전기적 신호를 검출하고 분석하고자 하였다. Top layer 가 200 nm 인 SOI (Silion-on-insulator) 웨이퍼에 기본적인 MEMS (Micro-electro-mechanical Systems) 공정인 포토리소그라피(Photolithography), 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE) 및 KOH (Potassium Hydroxide) 이방성 습식 식각 공정을 통해 폭 200 nm, 길이 2 mm 인 나노와이어 구조물을 제작하였다. 실리콘 나노와이어의 전기적 특성을 향상시키고 npn 접합 형태의 디바이스로 만들기 위해 실리콘 나노와이어에 n 형 불순물인 P (Phosphorus) 이온을 부분적으로 도핑을 진행하였다. 이를 통해 실리콘 나노와이어 전체에 이온 도핑을 한 경우보다 FET 특성이 향상된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 나노와이어 양 끝부분에 전기적 접촉을 위한 금(Au) 전극 패드를 증착하였으며, 액중에서의 전기적 신호 측정을 위해 SU-8 을 이용하여 실리콘 나노와이어를 제외한 부분을 반응물로부터 보호하였다. 제작된 디바이스의 전기적 특성을 분석하기 위하여 pH 4, 7, 10 의 버퍼 용액에 대하여 게이트 전압이 변화하였을 때 실리콘 나노와이어의 I-V Curve 를 SPA (Semiconductor Parameter Analyzer) 장비를 이용하여 측정하였다. 최종적으로 방사능 피폭 단백질을 검출하기 위한 항체를 나노와이어 구조물 위에 고정시키기 위해 솔젤(Sol-gel)법을 이용하였으며, 이를 통해 항원-항체 반응이 전기적 신호의 변화로 나타나 검출 결과를 확인할 수 있도록 하였다.
Alginate를 첨가한 cellulose nanocrystal (CNC) 습식방사 마이크로 섬유의 가방성 및 특성평가
박지수 ( Ji-soo Park ),박찬우 ( Chan-woo Park ),한송이 ( Song-yi Han ),이은아 ( Eun-ah Lee ),김정기 ( Jeong-ki Kim ),( Azelia Wulan Cindradewi ),권구중 ( Gu-joong Kwon ),한의돈 ( Eui-don Han ),서영호 ( Young-ho Seo ),권재경 ( J 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
Cellulose nanocrystal (CNC)/alginate (AL)를 고형분량 대비 99/1, 97/3, 95/5, 90/10 비율로 혼합한 후 마이크로채널로 습식방사하여 방사섬유를 제조하였으며 AL의 혼합비율, 방사용액의 농도 및 방사속도에 따른 섬유의 특성을 조사하였다. 마이크론 크기의 섬유를 제조하기 위하여, PDMS (polydimethylsiloxane)로 제조된 0.2 mm × 0.1 mm × 70 mm (width × height × length) 크기의 마이크로 채널을 이용하였다. 방사용액은 8.5, 10.0, 11.5 wt% 농도로 조절하였으며 10, 50, 100 μl/min의 속도로 10% 염화칼슘 수용액에 방사하여 섬유를 제조하였다. CNC/AL 마이크로섬유의 평균직경은 약 68.6-114.4 μm 범위로 나타났으며 방사속도가 10, 50, 100 μl/min로 증가함에 따라 평균직경은 82.2, 74.8, 68.6 μm로 감소하였다. AL 혼합비율에 따른 마이크로섬유의 인장강도는 CNC/AL (95/5)에서 가장 컸으며, 탄성계수는 AL 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 또한, 방사용액의 농도에 따른 인장강도를 측정한 결과, 10.0 wt%에서 14.3 Mpa로 가장 크게 나타났다. CNC/AL 마이크로 섬유의 배향성 지수는 약 0.5를 나타냈다.