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재현성 있는 메조포러스 TiO<sub>2</sub> 박막의 제조에 대한 연구
허재영,이형익,박영권,주오심,배귀남,김지만,Hur, Jae Young,Lee, Hyung Ik,Park, Young-Kwon,Joo, Oh-Shim,Bae, Gwi-Nam,Kim, Ji Man 한국화학공학회 2006 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol. No.
현재 넓은 표면적과 메조기공 뿐만 아니라 $TiO_2$의 넓은 band gap과 그 광학 활성 등으로 인하여 크게 각광받고 있는 메조포러스 $TiO_2$ 박막을 합성하기 위해 여러 가지 합성방법이 제시되고 있으나, 그 합성이 습도나 온도 등의 여러조건에 따라 크게 영향을 받아 재현성이 떨어진다는 치명적인 문제점이 제기되어 왔다. 이는 합성 용액 내에서 $TiO_2$ 전구체가 가수분해 및 축합반응을 하면서 구조유도체와의 자기조립에 의한 나노구조물 형성하는 과정에서 $TiO_2$의 전구체가 온도나 습도 등 주변의 영향을 많이 받기 때문이다. 본 연구에서는 2차원 구조의 메조기공을 가진 $TiO_2$ 박막을 재현성 있게 얻을 수 있는 실험 조건을 찾고자 하였다. 이를 위해 촉매인 HCl과 $TiO_2$ 전구체의 몰비 그리고 $TiO_2$ 전구체와 P-123의 몰비 등의 합성 조건뿐 아니라 코팅과정 도중이나 이후의 습도와 온도가 미치는 영향에 대한 실험을 수행하였고 그 특성을 XRD와 TEM 등으로 분석하였다. There has been numerous reports for the synthesis of mesoporous $TiO_2$ thin films due to not only the high surface area and regular mesoscale pores but also wide band gap and photo activity. However, the synthesis has been restricted by the limited reproducibility mainly due to the extraordinarily fast hydrolysis and condensation rate of titania precursors. In this report, molar composition of reaction batch (HCl/Ti and Ti/P123) and exterior condition (humidity and temperature) during coating and anealing process. Thereafter, the mesoporous $TiO_2$ thin films were characterized by XRD and TEM
탄소-탄소 복합재의 내삭마 내산화 코팅을 위한 초고온 세라믹스의 적용
김현미,최성철,조남춘,이형익,최균,Kim, Hyun-Mi,Choi, Sung-Churl,Cho, Nam Choon,Lee, Hyung Ik,Choi, Kyoon 한국결정성장학회 2019 한국결정성장학회지 Vol.29 No.6
우주공간, 고에너지 플라즈마, 방사선 조사 환경과 같은 극한환경에서의 응용 분야가 증가함에 따라 더 높은 용융점 및 기계적 강도, 열전도도의 향상을 필요로 하는 재료에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대표적인 내열 소재인 탄소-탄소 복합체의 내산화/내삭마 특성을 개선하기 위하여 초고온 세라믹스를 이용하는 방법에 대하여 리뷰하였다. 초고온 세라믹스를 합성하는 가장 간단한 방법인 CVD 코팅법과 다른 코팅법인 pack cementation, 용사법의 장단점을 서로 비교하였다. 복잡한 형상의 C/C 복합체에 CVD 코팅법을 적용하기 위한 방법으로 열역학 계산 및 CFD 시뮬레이션의 활용 가능성을 제안하였다. 또한 이런 방법을 통하여 제작한 TaC/SiC 이중 층 코팅과 TaC/SiC 다중 층 코팅의 내산화 특성을 비교한 결과, 다중 층 코팅을 적용하였을 때 더 뛰어난 내산화성을 보이는 것을 확인하였다. As applications in extreme environments such as aerospace, high-energy plasma and radio-active circumstances increases, the demand for materials that require higher melting points, higher mechanical strength and improved thermal conductivity continues to increase. Accordingly, in order to improve the oxidation/abrasion resistance of the carbon-carbon composite, which is a typical heat-resistant material, a method of using ultra high temperature ceramics was reviewed. The advantages and disadvantages of CVD coating, pack cementation and thermal plasma spraying, the simplest methods for synthesizing ultra-high temperature ceramics, were compared. As a method for applying the CVD coating method to C/C composites with complex shapes, the possibility of using thermodynamic calculation and CFD simulation was proposed. In addition, as a result of comparing the oxidation resistance of the TaC/SiC bi-layer coating and TaC/SiC multilayer coating produced by this method, the more excellent oxidation resistance of the multilayer coating on C/C was confirmed.
용매를 이용한 에폭시 희석 조건이 CNT 에폭시 복합재료 내 CNT 분산도에 미치는 영향
권동준 ( Dong-jun Kwon ),신평수 ( Pyeong-su Shin ),김종현 ( Jong-hyun Kim ),이형익 ( Hyung-ik Lee ),박종규 ( Jong-kyoo Park ),박종만 ( Joung-man Park ) 한국복합재료학회 2016 Composites research Vol.29 No.4
탄소나노튜브(CNT)에 에폭시를 혼합시킬 경우, 에폭시를 희석시키게 된다. 본 연구에서는 에폭시 희석 조건이 CNT 분산도에 미치는 영향을 분석한 결과이다. 사용된 아세톤, DMF에 대한 희석방법이 에폭시 수지에 미치는 영향을, 기계적 강도 및 용해도로 확인하여 최적의 용매 조건을 선정하였다. 아세톤의 경우가 DMF보다 용해도 분산결과가 우수하였고, 기계적 강도가 높은 에폭시 수지 경화상태를 확인했다. CNT 입자를 혼합시키는 과정을 총 4가지 조건으로 실시하였다. 희석 및 분산 순서에 따른 영향을 확인하기 위해 전기저항 측정법과 빛 투과 분산도 평가방법으로 CNT 에폭시의 분산상태를 조사하였다. 기계적 물성 평가와 DSC를 이용한 열분석 방법으로 최적의 분산 조건을 구하였다. CNT를 분산시킨 4가지 중에서, 에폭시와 경화제를 각각 희석시킨 후 나노입 자를 분산시키는 경우가 우수한 분산 결과를 나타내었다. In case of CNT mixing with epoxy, epoxy matrix needs to be diluted. This work studied the effect of the dilution condition of epoxy on CNT dispersion. The optimum solvent condition using acetone and DMF was found via mechanical and solubility methods which affects, the epoxy performance. The dispersion using acetone was better than the DMF and thus higher mechanical properties. Four mixing types of CNT particle were performed. To verify the effects of each step between dilution and dispersion, the dispersion between epoxy and CNT was evaluated via the electrical resistance and optical methods. The optimum dispersion was obtained via mechanical test and thermal analysis by DSC. Among four types, the best was to disperse CNT after epoxy and hardeners were diluted respectively.
경계윤활조건 하에서 광유에 함유되어 있는 Ordered Mesoporous Carbons의 트라이볼로지적 성능
백승현(Seunghyun Baik),김지만(Ji Man Kim),이규선(Gyu-Sun Lee),윤도경(Do-Kyung Yoon),이형익(Hyung Ik Lee),이영제(Young-Ze Lee) 한국트라이볼로지학회 2006 한국트라이볼로지학회 학술대회 Vol.2006 No.6
The tribological performance of ordered mesoporous carbons (CMK-S) as lubricant additives is investigated at ambient temperature. The effects of CMK-3 on the frictional forces, wear amounts and cycles to scuffing are measured using a ball-on-disk tester. It was found that there was little difference in the frictional forces and wear amounts of the oils with and without CMK-3. However, the scuffing time of the oil with CMK-3 was much longer than that of the pure mineral oil in sliding tests. CMK-3 were very effective on maintaining the oil gap and protecting the surfaces in boundary lubricated sliding.
열분해잔사유로부터 불균일계 불소화공정에 의해 제조된 메조페이스 피치의 특성
김도영 ( Do Young Kim ),김지현 ( Ji-hyun Kim ),이형익 ( Hyung-ik Lee ),이영석 ( Young-seak Lee ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.5
본 연구에서는 불균일계 불소화 개질 공정을 이용하여 열분해잔사유(PFO)로부터 메조페이스 피치를 제조하였다. 이 공정은 다양한 온도의 직접 불소화 공정과 390 ℃의 열처리 공정을 통하여 진행하였다. 제조된 피치는 연화점, 원소분석, 푸리에 변환 적외선 분광 분석, 고분해능 X-ray 회절 분석 그리고 편광 현미경 분석을 실시하였다. 제조된 피치의 탄소 함량은 직접 불소화 공정의 반응 온도 증가에 따라 함께 상승하였으며, 그 산소, 질소 그리고 황 성분은 완전하게 제거되었다. 불소화 온도가 증가함에 따라서, 메조페이스 소구체의 생성, 성장, 합체, 정렬이 관찰되었다. 탄소 육각망 면의 층간간격이 감소하였고 결정자 크기가 증가하였다. 또한, 지방족 화합물의 축·중합으로 인한 방향족 화합물의 함량 증가가 관찰되었다. 이러한 결과는 반응 온도의 증가에 따라 증가된 불소 라디칼의 반응성에 기인한다. 불소화 반응은 열분해잔사유가 라디칼 반응에 의한 중합반응의 촉진으로, 방향족 화합물의 생성을 돕는 것으로 판단된다. In this study, we have prepared mesophase pitch from pyrolysis fuel oil (PFO) by heterogeneous reforming process. This process was conducted by direct fluorination at various temperature and followed by the heat treatment at 390 ℃. The reformed pitch was then investigated by softening point analysis, elemental analysis, fourier-transform infrared spectroscopy, high resolution X-ray diffraction and polarization microscope analysis. Carbon contents of reformed pitch increased according to increasing the reaction temperature of fluorination, while oxygen, nitrogen and sulfur contents were completely eliminated. As the fluorination temperature increased, the creation, growth, coalescence and alignment process of mesophase spheres were observed. Also the interlayer spacing of carbon hexagonal planar structure decreased, while its crystalline size increased. In addition, aromatic ring compound contents increased by the condensation polymerization of aliphatic compound. These results can be attributed to the radical reactivity of the fluorine increased as the reaction temperature increased. It was considered that the fluorination reaction could help PFO to generate aromatic compounds, via promoting polymerization by radical reaction.