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초임계유체 조건에서 제조된 그래핀의 구조분석과 그래핀/에폭시 수지조성물의 열전도 특성
오원태 ( Weontae Oh ),최규연 ( Gyuyeon Choi ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.5
초임계유체 조건은 별도의 환원제와 높은 열처리 공정조건 없이 산화그래핀으로부터 그래핀을 제조할 수 있다. 본 연구에서는 메탄올과 에탄올 용매의 초임계유체 조건에서 산화그래핀을 그래핀으로 변환시키는 공정을 연구하였다. 제조된 그래핀의 구조를 FE-SEM과 XRD를 사용하여 분석하였을 때, 초임계 조건에서 산화그래핀의 환원반응은 다른 변수(농도, 반응시간)보다는 용매의 변화에 더 크게 영향을 받았다. 에탄올 용매의 사용이 메탄올을 사용했을 때보다 환원반응에 더욱 좋은 결과를 보여주었다. 본 연구에서 준비된 그래핀을 20 wt%까지 에폭시수지와 혼합하여 복합수지 조성물을 제조하여, 이 조성물의 열전도특성을 분석하였다. 복합수지조성물의 열전도도는 그래핀의 함량에 비례하여 상승하였고, 에탄올 초임계 용액조건에서 제조된 그래핀이 복합수지조성물의 열전도도에 더 효과적이었다. Graphene oxide can be reduced to graphene under supercritical fluid condition even without using a specific reducing agent or applying a high thermal process. In this study, a process for converting graphene oxide into graphene was studied under supercritical fluid conditions in methanol and ethanol solvents. When the structure of asprepared graphene was analyzed by using FE-SEM and XRD, the reduction of graphene oxide in supercritical fluid condition was more affected by the change of solvent than other variables such as concentration of graphene oxide and reaction time. The use of ethanol showed better results for the reduction than the use of methanol. The graphene prepared in this study was mixed with epoxy resin up to 20 wt.% to make composites, and the thermal conductivity of the composites were analyzed. Thermal conductivity of the composite increased proportionally with graphene loadings. The graphene prepared in supercritical ethanol condition was more effective on the thermal conductivity of the composite.
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최규연,오원태,Choi, Gyuyeon,Oh, Weontae 한국전기전자재료학회 2020 전기전자재료학회논문지 Vol.33 No.6
Heating films were prepared with composites of poly (methyl methacrylate) and conductive graphite. The as-prepared composite was deposited on a PET film and then fabricated using a bar coater to produce a film with uniform thickness. Copper electrodes were attached to both ends of the as-prepared film, and the heating characteristics of the film were analyzed while applying a DC voltage. The electrical conductivity and heating temperature of the heating films depended on the size, structure, content, and the dispersion characteristics of the graphite in the composite. The thermal energy was adjusted by controlling the electrical energy, based on the Joule heating theory. The electrical resistance of the film was altered in proportion to Ohm's law, and the heating temperature was changed according to the structure of the film (interelectrode spacing or electrode length) and the conductive graphite content. When the content of conductive graphite in the film increases, the electrical resistance decreases, and the heating temperature increases; however, there is no significant change above a certain content (50%).
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송승원,민의홍,이동원,김정수,오원태,Song, Seung Won,Min, Eui Hong,Lee, Dong Won,Kim, Jungsoo,Oh, Weontae 한국재료학회 2017 한국재료학회지 Vol.27 No.2
Natural and expandable graphites were chemically treated in acidic aqueous solutions such as acetic acid or mixtures of acetic acid and nitric acid. Structures and thermal conductivities of the as-treated graphites were characterized in detail. Both graphites were significantly oxidized in the mixed acidic solution of $H_2SO_4$ and $HNO_3$, which condition was generally used for the oxidation of carbon nanotubes. This considerable oxidation of graphites caused a depression of their thermal conductivity. The structural characteristics, obtained by XRD and XPS, show that the graphites treated in the relatively weak acidic conditions (acetic acid or mixture of acetic acid and nitric acid) were quite similar to the untreated graphites. However, the thermal conductivities of both acidic-treated graphites were remarkably increased.
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수산화나트륨 수용액으로 처리한 흑연의 열/전기전도 특성
송승원,민의홍,이동원,김정수,남대근,오원태,Song, Seung Won,Min, Eui Hong,Lee, Dong Won,Kim, Jungsoo,Nam, Dae-Geun,Oh, Weontae 한국전기전자재료학회 2016 전기전자재료학회논문지 Vol.29 No.10
Thermal and electrical conductivities of the natural, artificial, and expandable graphites were analyzed after treatment in NaOH aqueous solution. In order to investigate the elimination of the oxidized groups and impurities on the graphite surfaces after NaOH treatment, the graphite samples were structurally characterized by using XRD, XPS, Raman, FE-SEM. The thermal and electrical conductivities of the graphite samples were significantly improved after NaOH treatment. These results were caused by the structural rehabiliation.
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고분자전해질 연료전지 분리판을 위한 그라핀이 코팅된 스테인리스강의 특성
남대근(Nam, Daeguen),김정수(Kim, Jungsoo),최창용(Choi, Changyong),박영도(Park, Youngdo),오원태(Oh, Weontae) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
연료전지 분리판은 연료, 공기, 수분이 흐를 수 있는 채널들이 포함되어 있으며, 전지들에 의해서 생산되는 전류를 흐르게 할 수 있는 전기전도성을 가져야 할 필요가 있다. 일반적인 금속판들은 연료전지 스택 내의 산성 분위기에 존재해야 하기 때문에 표면 부식이 쉽게 발생한다. 그라핀(graphene)은 우수한 전기전도성을 가지고 있을뿐만 아니라 물리화학적 내식성 및 내구성을 가지고 있어 연료전지 분리판으로서 응용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 일반적으로 널리 사용하고 있는 스테인리스강(stainless steel)을 모재로 사용하였으며, 그라핀을 전기분무법(electro spray coating)으로 코팅하여 스테인리스강의 내식성 및 전기전도성을 동시에 향상시키고자 하였다. 그라핀은 에탄올을 용매로 사용하여 분산하였으며, 분산제로 소량의 다이페닐다이에톡시실란(diphenyldiethoxysilane)을 첨가하여 코팅용액을 제작하였다. 코팅공정은 15kV 전압을 가하여 1시간동안 코팅을 진해하였으며, 그라핀-스테인리스강 모재의 미세구조를 전자현미경과 광학현미경을 통하여 관찰하였다. 또한 X-선 회절분석법을 이용하여 그라핀의 결정구조를 분석하였다. 한편 스택의 내부와 유사한 산화성 분위를 모사하기 위해 80?C의 0.1N H₂SO₄+2ppm;F^- 용액에서 내식성 실험을 수행하였고, 면간접촉저항도 측정하였다. 그라핀이 코팅된 스테인리스강 시편은 고분자전해질 연료전지 분리판의 요구조건을 만족하였으며, 연료전지 분리판으로서의 적용가능성을 확인하였다.
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