Effect of PVDF Concentration and Number of Fiber Lines on Piezoelectric Properties of Polymeric PVDF Biosensors

송요승,윤용현,이득용,김배연 한국섬유공학회 2021 Fibers and polymers Vol.22 No.5

Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) fiber biosensors are prepared by a near-field electrospinning (NFES) to evaluatethe effect of PVDF concentration (16-20 wt%) and number of fiber lines (10-90) on the sensitivity of PVDF sensors. Amongvarious PVDF fiber arrays consisting of 50 lines, the highest peak voltage of 132.0±8.3 mV is observed for the 18 wt%PVDF sensor due to the formation of straight-line-shape fibers. A beads-on-string fibers are observed for the PVDF fiberscontaining more than 18 wt%. The voltage increases linearly with increasing the number of PVDF fiber lines from 10 to 90. The spectral results of the sensors exhibit the same signal generated by natural frequency of Al cantilever. An equivalent RCcircuit model, consisting of two resistors and one capacitance, is incorporated to describe the piezoelectric behavior of PVDFsensors. Simulation results are consistent with the cantilever test results and no cytotoxicity is observed, implying that thesensitivity of PVDF biosensor is mainly governed by PVDF concentration and number of PVDF fiber lines.

기능성 용사 피막 응용 현황

송요승,이구현,노병호,Song, Yo-Seung,Lee, Gu-Hyeon,No, Byeong-Ho 재료연구소 1996 機械와 材料 Vol.8 No.4

PLASMA 용사법에 의한 P/M 기판 코팅층의 내마모 특성에 관한 연구

송요승 한국항공대학 항공문제연구소 1992 航空問題硏究所 硏究誌 Vol.2 No.-

P/M Process와 프라자마 용사법의 접합은 코팅층과 모재사이의 결합력을 향상시키기 위해서이다. 따라서 Pre-sintering은 최적의 기관 조건을 만족시키며 또한 post-sintering조건은 결합력을 증대 시켜 최적의 내마모성을 부여하는 것이 본 실험의 목적이다. 결과적으로 post-sintering 조건들은 기계적 결합에서 금속결합으로 변화시켰으며 chromium carbide, Tungsten carbide 및 Triboco 분말은 매마모성을 150% 정도 향상시켰고, chromium carbide 는 가장 낮은 마찰계수를 나타냈다. Powder Metal Process and Plasma Spray Technology were combined to enhance the bond line integrity. The Pre-sintering conditions were determined to achieve optimum substrate strength and ductility. The post-sintering process was introduce to improve the bond line integrity. The optimum coating materials were chosen to improve the wear resistance. Consequently. The post-sintering process improved the bond line litergrity to change the mechanical bond to the metallurgical bond and the substrate density. Chromium carbide, Tungsten carbide and Triboco powder improved the wear resistance about 150%. The friction coefficient of chromium carbide had the lowest value than these of others.

알루미늄 기판위 세라믹 용사층의 물성에 관한 연구

송요승 한국항공대학교 1993 論文集 Vol.31 No.-

본 연구에서는 플라즈마 용사법을 이용하여 내마모성향상을 위해 많이 이용되는 Al2O3-TiO2 세라믹 코팅에 대해서 연구하였다. 모재로는 알루미늄기판을 이용하였다. 용사법에 의한 세라믹 코팅은 내마모성, 내부식성, 내산화성, 내열성이 요구되는 부품에 많이 이용되며 본 연구에서는 물리적 성질과 용사조건에 관한 관계를 연구하였다. In this research, the objective is the development of the plasma spray ceramic coating that are widly used to get wear resistant effect. Aluminum substrates are used as the matrix. Ceramic coating method by Plasma spray is widely used to prevent surface degradation of materials subject to corrosion, wear, oxidation and high temperature environment. Therefore the physical properties of ceramic coating on Al substrate as a function of spray conditions were examined.

Photocatalytic activity of TiO2 nanomaterials

송요승,손시원,이득용,이명현,김배연 한양대학교 세라믹연구소 2016 Journal of Ceramic Processing Research Vol.17 No.11

To investigate the effect of calcination temperature on crystal structure, phase, and photocatalytic activity of methylene blue(MB), TiO2 nanofibers were prepared through sol-gel derived electrospinning, calcination from 500 oC to 650 oC, andsubsequent mechanical grinding. XRD results indicated that TiO2 nanofibers calcined at 500 oC is composed of anatase TiO2 only. However, mixed crystals of anatase and rutile were observed for TiO2 calcined above 550 oC. Higher MB degradationwas observed for the TiO2 nanofibers calcined at 550 oC most likely due to the mixed crystals and large surface area. Enhanced photocatalytic activity was achieved for TiO2 and Nb-TiO2 nanotubes due to the synergic combinations of mixed crystals and larger specific surface area.

PAS법으로 제조된 열장벽 성형체의 고온 물성에 관한 연구

송요승 한국항공대학교 1999 論文集 Vol.37 No.-

열장벽 보호피막은 가스터빈내 내열금속부품의 표면온도를 낮춤으로써 고온 분위기에서 발생할 수 있는 산화, 부식, 마모 등으로부터 부품을 보호하는 기능과 더불어 부품의 사용 온도를 높여 항공기 엔진의 효율을 높이고, 궁극적으로 제품의 수명과 성능을 향상시키는 기능을 한다. 따라서 본 연구에서는 Plasma Assisted Sintering법 (PAS법)으로 제작한 YSZ/NiCrAlY 6층 성형제의 열충격성, 고온피로성능, 고온산화성능, 열전도도 성능 시험과, 미세구조 등의 물성을 분석하여 열장벽 보호 피막으로서 PAS법의 응용 가능성에 대해 기초 자료를 제공하고자 연구를 하였다. 실험결과, PAS법으로 제조된 성형체의 평균 두께는 3mm이고, 950~1440Hv의 높은 경도값을 나타내었다. 또한, XRD분석 결과 분말에는 정방정과 단사정이 혼합되어 있었으나 PAS법으로 제조된 시료에는 단사정이 많이 줄어듬을 알 수 있었다. 열전도도 시험결과 온도차가 800~1000℃정도로 나타났다. Thermal Barrier Coating with Functional Gradient Materials (FGM-TBC) can play an important role to pretect the parts from harmful environments such as oxidation, corrosion, and errosion at high temperatures and to improve the efficiency of aircraft engine according to decrease the surface temperature on turbine blade. FGM-TBC can increase the service life and the operating temperature of aircraft engine parts. Therefore, in this study, the fatigue oxidation and wear-resistance properties of FGM-TBC at high temperatures have been conducted for the applications of GFM-TBC to be made by Plasma Assisted Sintering method(PAS). The samples with 6 layers to be produced by PAS were used. The thermal fatigue and thermal conductivity were evaluated. The average thickness of the PAS samples was 3mm and the hardness number of the PAS samples was 950 Hv to 1440Hv. As the result of XRD analysis, the ZrO? layer of PAS was composed of tetrgonal structure. The thermal conductivity of the PAS, ΔT, was 800℃ to 1000℃.

PLASMA 용사법에 의한 P/M 기판 코팅층의 내마모 특성에 관한 연구

송요승 한국항공대학교 1993 論文集 Vol.31 No.-

Powder Metal Process and Plsma Spray Technology were combined to enhance the bond line intergrity. The Pre-sintering conditions were determined to achieve optimum substrate strength and ductility. The post-sintering process was introduce to improve the bond line integrity. The optimum coating materials were choosen to improve the wear resistance. Consequently, The post-sintering process improved the vond line litergrity to change the mechanical bond to the metallurgical bond and the substrate density. Chromium carbide, Tungsten carbide and Triboco powder improved the weat resistance about 150% The friction co-efficient of chromium carbide had the lowest value than those of others.

용사법에 의해 제조된 3층 열장벽 코팅층의 물성에 관한 연구

송요승 한국항공대학교 1997 論文集 Vol.35 No.-

항공기와 자동차 엔진의 열장벽 및 고온내마모의 증대를 목적으로 사용중에 있고 , 적용이 점차 확대되고 있는 Thermal Barrier Coating(TBC)은 모재 직상에 단열층과의 결합을 돕기위한 접합층이 자리하고, 최상층에 단열을 위한 세라믹층을 형성시키는 2층구조가 보편적이었다. 그러나, 고온 열cycle 사용조건에서 금속과 세라믹 간의 열팽창계수 차이에 의한 잔류 열응력의 축적은 열장벽 피막의 파괴를 야기하는 중대한 문제점으로 지적되어온 바 있다. 따라서, 보 연구에서는 잔류 열응력 완화를 목적으로 YSZ(Yittria Stabilized Zirconia) 및 MSZ(Magnesia Stabilized Zirconia)단열층과 NiCrAlY접합층 사이에 각각의 성분을 50wt%씩 혼합한 중간층을 도입하여, 열피로 특성을 개선함과 동시에 내구성을 보유한 3층의 TBC를 제조하였다. 고온내마모시험 및 열충격시험을 통하여 이들의 고온에서의 물성을 측정하고, 중간층이 배제된 2층의 TBC와 비교하였다. 결과적으로 YSZ TBC가 MSZ TBC보다 고온에서의 내마모성능이 우수한 것으로 분석됐고, 400℃에서 600℃로 온도가 증가할수록 대부분의 피각에서 내마모성능이 저하되는 경향을 보였다. 열충격 실험에서는 YSZ 3층구조의 TBC가 가장 우수한 내열충격성을 나타냈다. 이것은 중간층의 도입이 금속 접합층과 세라믹 층간의 열팽창계수 차이 완화에 기여한 결과라고 사료된다. 또한, SEM과 광학현미경으로 조직을 관찰하였고, 접착력, 경도 그리고 마모 실험을 통해 물리적 성질을 관찰하였다 The Thermal Barrier Coating(TBC) to improve the heat barrier and wear resistant property in high temperature of the aircraft engine and the automobile engine has usually the two layer structure. One is a ceramic top layer for heat insulation and the other is a metal bond layer to facilitate the bond strength between the top ceramic layer and the substrate. But, the coated layers should be peeled off because of the accumulation of the thermal stress by the difference of the thermal expansion coefficient between metal and ceramics in a heat cyclic environment. In this study, the intermediated layer by plasma spray process was introduced to reduce the thermal stress. The powders of plasma spray coating were the Yttria Stabilized Zirconia(YSZ), the Magnesia Stabilized Zirconia(MSZ) and NiCrAlY. The intermediate layer was sprayed with the powders of the partially stabilized zirconia with 50wt% NiCrAlY between the ceramics top coat and the bond coat for the purpose of the alleviation of heat expansion coefficient. The high temperature wear and thermal shock test were executed. The high temperature wear resistance of the YSZ TBC is better than that of the MSZ TBC. The wear resistance tends to decrease according to increasing the temperature between 400℃ to 600℃. The thermal shock life of the 3 layers TBC with TSZ top coating was the most outstanding thermal shock resistance. This mean that the intermediate layer should play and important roll to alleviate the difference of the thermal expansion coefficients between metallic layer and ceramics layer. SEM and OM were examined. The bond strength, hardness test, and wear test were also studied.

Photocatalytic Activity of Al-TiO2 Nanomaterials for the Degradation of Methylene Blue Dye

송요승,김예나,이혜란,이득용,이명현,김배연 한국물리학회 2018 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.72 No.3

Al-TiO2 nanofibers and nanotubes having an Al/Ti molar ratio of 0.38 were prepared using solgel-derived electrospinning to investigate the effect of Al doping on the crystal structure and the photocatalytic activity of methylene blue (MB). X-ray diffraction (XRD) results indicated that Al-TiO2 nanofibers and nanotubes were composed of anatase (47%, 43%) and rutile (53%, 57%) phases, respectively. As the Al-TiO2 nanotubes were electrospun whereas the Al-TiO2 nanofibers were not, the Barrette-Emmett-Teller (BET) surface area and degradation kinetic constant increased dramatically from 147 m2/g to 151 m2/g and from 7.7 × 10 −3 min −1 to 2.0 × 10 −2 min −1, respectively. The Al-TiO2 nanotubes calcined at 500 °C exhibited enhanced MB degradation (93%) compared with that of TiO2 nanofibers (8%) due to the synergic combination of mixed crystals, larger BET area, and Al doping.

Sn-Zn 합금 도금층의 부식 특성에 관한 연구

송요승 한국항공대학교 1999 論文集 Vol.37 No.-

본 연구에서는 주석-아연에 미량원소를 첨가한 합금으로 전기도금법으로 제조되 시편의 내부식 특성을 평가하였다. 전기도금법으로 제조된 막의 두께는 7μm내외로 균일한 도금층을 얻었다. 도금 후 막의 성분은 주석 및 아연으로 이루어져 있으며, 미량원소에 의한 영향은 검출되지 않았다. 그러나 부식 시험 후 막의 성분을 분석한 결과 미량원소의 산화물이 검출되어 미량원소에 의한 영향이 있다고 평가하였다. 미량원소 첨가에 의한 미세구조의 변화는 아연의 acicular dendritic 구조가 깨어짐이 관찰되었다. 양극분극시험에 의한 내식성 평가에서는 주석 75-아연 25에 미량원소를 첨가한 것이 가장 우수한 내식성을 나타내었다. 그리고 80-20, 70-30에 미량원소를 첨가한 것도 미량원소를 첨가하지 않은 것보다 우수한 내식성을 나타내었다. 이는 미량원소의 이온화 경향이 주석과 아연의 이온화 경향보다 더 높기 때문에 부식환경에서 먼저 반응하는 것이 아닌가 사료된다. 염수분무시험에서 75-25에 미량원소를 첨가한 시편들은 3500시간 이상에서도 적녹이 발생하지 않았고, 70-30, 80-20에 미량원소를 첨가한 시편들은 2560시간에서 적녹이 발생하였다. 이로 75-25에 미량원소를 첨가한 것이 가장 우수한 내식성을 나타낸다고 결론지을 수 있을 것이다. The purpose of this study was evaluate the non-corrosion properties of Sn-Zn alloy plating specimens. The average thickness of plating was 7μm. The ingredients of plaing layer was mainly composed with Sn and Zn, however, after corrosion test the oxide formations of adding element were detected. In case of microstructure, the acicular dendritic structure of Zn was dispersed by the adding elements. After the anodic polarization test, the 75 Sn-25 Zn(weight %) to be mixed with adding elements had the best corrosion resistivity because of the ionization of adding elements. According to the results of salt spray test, the specimens of 75 Sn-25 Zn to be mixed with adding elements had not the red spots on the surface over 3500hours. The red spots were appeared on the surface of the specimens of 70 Sn-30 Zn and 80 Sn-20 Zn th be mixed with adding elements over 2560 hours. As the result of experiments, the 75 Sn-25 Zn alloy to be mixed with adding elements had the best corrosion resistivity.