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마이크로파 수열합성법을 이용한 알루미늄이 도핑된 산화아연 합성 및 그 광학적 특성
현미호(Hyun, Mi-Ho),강국현(Kang, Kuk-Hyoun),이동규(Lee, Dong-Kyu) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.2
금속 산화물 반도체는 독특한 전기·광학적 특성, 높은 표면적 등으로 인해 태양전지, 센서, 광소자 및 디스플레이 등 여러 분야에 걸쳐 응용되고 있다. 금속 산화물 가운데 우수한 물리·화학적 특성을 가지는 산화아연은 3.37 eV의 넓은 밴드 갭 에너지와 60 meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 갖는 n-형 반도체로서 산화아연에 양이온을 도핑하여 전기·광학적 특성을 보완하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄이 도핑 된 산화아연을 마이크로파 수열합성법으로 합성하였다. 전구체 의 종류와 몰 비 등의 반응 변수를 조절하여 최적의 결정형상과 광학적 특성을 갖는 산화아연을 합성하였으며, 알루미늄을 도핑하여 광학적 특성 변화를 시도하였다. 합성된 입자는 SEM, XRD, PL, UV-Vis 분광기 및 EDS 등의 기기분석을 통해 광학적, 물리·화학적 특성을 확인하였다. Metal oxide semiconductors have been applied in several areas, such as solar cells, sensor, optical elements and displays, due to the high surface area, unique electrical and optical characteristics. Zinc oxide among the metal oxide has excellent physicochemical properties. Zinc oxide is a n-type semiconductor with a wide direct transition band gap of 3.37 eV at room temperature and large exciton binding energy of 60 meV. Cation-doped zinc oxide studies were conducted to complement the electrical and optical characteristics. In this paper, Al-doped ZnO was synthesized by hydrothermal synthesis using microwaves. ZnO was synthesized by adjusting the precursor ratio and using different dopants. The optimal ZnO synthesis conditions for crystal shape and optical properties were determined. The optical properties of aluminum doped zinc oxide were then examined by SEM, XRD, PL, UV-vis absorbance spectrum, and EDS.
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신철우,현미호,이동규,Shin, Cheol-Woo,Hyun, Mi-Ho,Lee, Dong-Kyu 한국응용과학기술학회 2015 한국응용과학기술학회지 Vol.32 No.3
인류는 아름다움을 추구하는 경향이 있으며, 진주는 부와 신분의 상징으로 수 천년 동안 많은 사람들의 사랑을 받아 왔다. 현재의 인조진주는 밝은 색감을 갖고 코팅공정이 쉬운 유기색소를 이용하였으나, 낮은 내후성 및 내구성과 천연진주의 고급스러운 광택 표현의 어려움으로 인해 새로운 코팅기술이 필요한 실정이다. 본 연구는 코팅 결합제로 니트로셀룰로오스와 우레탄을 이용하였고, 색감을 표현하기 위하여 무기 펄 안료를 사용하였다. 니트로셀룰로오스와 용매의 비, 우레탄과 경화제의 비, 펄의 첨가량, 코팅 횟수, 건조 온도 등의 실험변수를 조절하여 실험을 진행하였다. 코팅 된 인조진주는 색차계, 자외선, 촉진내후성 등의 특성을 분석하였고, 우레탄을 이용한 경우 내약품성 및 내후성이 니트로셀룰로오스 보다 뛰어난 것을 확인하였다. Humanity has tended pursuing beauty. Pearls has been loved by many people for thousands of years as a symbol of wealth and status. Today, Artificial pearl were made using organic pigment due to bright colors and easy coating process. But the new coating technique is required due to low durability, weather resistance and difficulty of luxurious luster expression. This study, nitrocellulose and urethane were used as binder and inorganic pigment were used to expression of colors. Experimental variable of artificial pearl with nitrocellulose and solvent ratio, urethane and curing agent ratio, the amount of pearl number of coating, drying temperature and time, and coating technology was developed. The coated artificial pearl was evaluated with color-difference meter, ultraviolet ray resistance, promotion weathering. Urethane was better than nitrocellulose when compared with weather resistance, acid-alkalinity resistance.
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강국현(Kang, Kuk-Hyoun),현미호(Hyun, Mi-Ho),이동규(Lee, Dong-Kyu) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.1
무기 복합 입자는 독특한 물리·화학적 특성에 따라 다양한 산업 분야에 응용된다. 최근 마이카와 같은 판상 기질에 유·무기 물질을 코팅하여 광 산란, 굴절 및 투과 특성 등의 광학적 특성을 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 마이카는 높은 화학적 안정성, 내후성 및 무독성의 입자로 안료, 플라스틱, 페인트, 세라믹 등에 널리 적용되고 있다. 산화마그네슘은 높은 빛 투과율, 내식성, 무독성을 갖고 있어, 광학재료 및 고분자 첨가제 등으로 이용되고 있다. 마이카와 산화마그네슘의 광학적 특성을 이용하기 위하여 수산화마그네슘을 용해·재결정하여 마이카 표면에 코팅하였다. 전구체의 농도, pH 변화 등의 공정 변수를 조절하여 적합한 헤이즈 값을 갖는 입자를 합성하였다. 결과적으로 마이카 표면에 수산화마그네슘 층이 형성되고, 4시간 동안 400 ℃에서 소성하면 산화마그네슘으로 변환된다. 본 연구에서는 pH와 수산화마그네슘의 첨가량 조절로 헤이즈 값을 쉽게 제어 할 수 있는 것을 보여주었다. 제조된 분체의 광학적 특성은 탁도계(Hazemeter)를 이용해 측정하였고, pH9에서 가장 높은 값인 85.92 %를 얻었다. 복합분체의 물리·화학적 특성은 XRD, SEM, EDS 및 PSA를 통해 확인하였다. Inorganic composite particles have excellent physical and chemical characteristics and have been applied in various industries. Recently, many studies have examined the optical properties, such as light scattering, refraction, transmission characteristics, by coating organic-inorganic materials on a substrate, such as mica. Mica is widely applied as a pigment, plastics, painted products, and ceramics because of its high chemical stability, durability and non-toxicity. Magnesium oxide has a range of properties, such as high light transmittance, corrosion resistance and non-toxicity, and it is used as an optical material and polymer additives. To use the optical properties of mica and magnesium oxide, mica was coated with magnesium hydroxide by a dissolution and recrystallization process. In this study, the optimal conditions for the haze value of the particles were found by adjusting the amount of precursors and pH. Magnesium hydroxide layers were formed on the surfaces of mica and converted to MgO after calcination at 400 ℃ for 4 h. The results showed that the value of MgO-coated mica haze can be controlled easily by the amount of the magnesium hydroxide and pH. The optical properties of the inorganic composite powder were analyzed using a hazemeter and the highest haze value was 85.92 % at pH 9. The physicochemical properties of the synthesized composite was analyzed by SEM, XRD, EDS, and PSA.
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강국현(Kuk-Hyoun Kang),전상철(Sang-Chul Jeon),현미호(Mi-Ho Hyun),이동규(Dong-Kyu Lee) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.6
탄산칼슘은 뛰어난 물리‧화학적 특성, 다양한 결정성, 많은 매장량 등으로 인한 경제성 등 때문에 고무, 플라스틱, 종이, 식품 첨가제 및 중화제 등 여러 분야에 걸쳐 응용되고 있다. 특히, 탄산칼슘의 백색도 및 물리적 특성은 입자의 크기 및 형상에 의존하기 때문에 구조 및 형태를 조절하는 연구가 최근 주목 받고 있다. 본 논문은, 수열합성법 및 자기조립법을 이용하여 염화칼슘과 탄산칼슘을 이용해 다양한 형상과 결정구조를 갖는 탄산칼슘을 합성하였다. 탄산칼슘의 구조 및 형태 는 pH 및 전구체의 농도를 조절함으로써 제어할 수 있으며, 특히 pH 조절은 탄산칼슘의 형상 조절 및 결정성 변화에 중요한 요인으로 나타났다. 다양한 조건을 통한 실험 결과, 칼사이트 결정형을 가지며 큐빅 형상을 지닌 탄산칼슘은 pH 7에서 나타 났고, 아라고나이트와 칼사이트상을 동시에 가지며 로드형상을 갖는 탄산칼슘 입자는 pH 7 이상에서 나타났다. 연구 결과 입자의 생성과정 분석을 통해 탄산칼슘 입자의 형성 과정을 확인할 수 있었다. 탄산칼슘의 물리‧화학적 특성은 SEM, XRD, EDS, FTIR 및 TG/DTA를 통해 확인하였다. CaCO₃ was applied in various industries including rubber, plastics, paint, paper, food additives, and acid neutralizer, etc., owing to its excellent physical and chemical characteristics as well as various appearances of crystals and many reserves. In particular, research on controlling the structure and shape of CaCO₃ has attracted considerable attention recently, because the whiteness and physical characteristics of CaCO₃ depend on the size and shapes of the particles. In this study, CaCO₃ was synthesized using CaCl2 and (NH<sub>4</sub>)2CO₃, which has multi-shapes and structures, using a self-assembly method with a hydrothermal method. The structure and morphology of the CaCO₃ could be controlled by adjusting the pH and precursor concentration. In particular, the pH adjustment appeared to be a critical factor for the morphology and crystal form. In addition, the calcite and cubic shape were obtained at pH 7, while the mixed calcite, aragonite structure, and rod shapes appeared at pH 7 and over. Through an analysis of the particle formation process, the formation of the calcium carbonate particles was confirmed. The physicochemical properties of the synthesized CaCO₃ were analyzed by SEM, XRD, EDS, FTIR, and TG/DTA.
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