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특집 논문 (特輯 論文) : `11 춘계학술대회 우수 논문 ; 수용성 폴리아닐린/탄소나노튜브 복합재료의 제조 및 물성분석
이재욱 ( Jea Uk Lee ),조원호 ( Won Ho Jo ),이원오 ( Won Oh Lee ),변준형 ( Joon Hyung Byun ) 한국복합재료학회 2011 Composites research Vol.24 No.6
본 연구에서는 탄소나노튜브를 물상에서 균일하게 분산시키기 위하여 물에 녹으면서 분자 내에서 자체 도핑이 가능한 새로운 종류의 그래프트 공중합체(PSSA-g-PANI, poly(styrenesulfonic acid-graft-aniline))를 합성하였고, 그 분산 능력을 실험해 보았다. PANI 고분자는 벤조이드와 퀴노이드 구조가 반복되어 존재하는 판상구조로 탄소나노튜브와 같은 탄소나노 소재의 벽에 강하게 결합할 수 있고, 따라서 짧은 시간의 sonication 처리 만으로 나노튜브를 분산시킬 수 있었고 그 분산 용액의 장시간 안정성은 다른 상용화된 분산제보다 뛰어났다. 또한 PSSA-g-PANI 그래프트 고분자/탄소나노튜브 복합 필름은 대략 1.5-2.5 S/cm의 전도도를 기록하였다. A new water-soluble and self-doped poly(styrenesulfonic acid-graft-aniline), PSSA-g-PANI, for dispersing carbon nanotubes (CNTs) in water was synthesized and its ability to stabilize aqueous CNT dispersions was examined. It was observed that the PANI in PSSA-g-PANI, which has benzoid and quinoid structure, was strongly adsorbed onto the nanotube surface via a strong π-π interaction, and thus only gentle sonication causes exfoliation of CNT ropes to small bundles and the long-term stability of their resulting dispersions was much better than commercial surfactants. Furthermore, when thin films of PSSA-g-PANI /CNT are prepared from aqueous dispersion and their electrical conductivities are measured by the four probe technique, it is observed that their conductivities are in the range of 1.5-2.5 S/cm
스마트 의류에 대한 그래핀의 응용과 활용 전망에 대한 연구
홍성엽 한국상품문화디자인학회 2016 상품문화디자인학연구 Vol.47 No.-
스마트 섬유는 외부의 열적, 기계적, 전기적인 환경의 조건이나 자극에 대하여 감응하고 반응하는 섬유를 의미한다. 스마트 의류의 구성하는 여러 요인들 가운데 전도성 소재가 중요하며, 전도성 물질로서 사용되는 있는 재료들은 전도성 고분자, 금속 나노 물질, 탄소를 기반으로 하는 마이크로 또는 나노 크기의 물질들이 있다. 전도성 고분자는 좋은 전기 전도성과 유연성을 가지고 있으나 태양광이나 열에 취약한 환경적인 불안정성을 내포하는 등의 단점을 가지고 있다. 금속 나노 입자들은 높은 전도성을 가지고 있으나 유연성의 부족, 가격이 단점을 포함하여 세척시에나 또는 물로 흘러나올 수 있다는 환경에 대한 부정적인 요인이 문제점으로 제기되고 있다. 탄소 기반의 물질들 중에서 탄소 나노 튜브나 그래핀이 가장 많이 사용되고 있으며 그 작용성에 대한 잠재성이 가장 높은 물질들이다. 그래핀의 높은 전기 전도도, 유연성, 인체 친화적인 성질 등의 우수한 물리적, 기계적 성질을 특성을 활용하여 다양한 스마트 섬유들이 탑재되고 있다. 그래핀은 현재 문제점은 있으나 쉽게 생산하는 법이 개발되고 대형의 그래핀을 생산하는 방법 등이 개발되어 그 발전성은 매우 크다. Smart textile is defined textile sense and responds to the environmental thermal, mechanical, and electrical condition and stimulus. Even though there are many important elements to compose the smart textile, conductive material is an important factor. The conductive materials are conductive polymers, metallic nano materials, and nano materials based on carbon are mainly used material for the smart textiles. Conductive polymers have good electrical conductivity and flexibility while the polymers have critical disadvantages such as thermal instability and light instability. Even though metallic nano-particles have high conductivity, the lack of flexibility, cost of the metal and environmental problem during the washing of the textile are the main disadvantage. Carbon nano tube and graphene are the two main carbon based materials and the carbon based materials have potential by the functionality. Graphene has very good physical and mechanical properties such as high electrical conductivity, flexibility, body compatibility. There are many graphene based smart textiles because of the very good properties as a material for smart textiles. Even though there are some problems to use the graphene to smart textiles, the potential to usage for the smart textile is very high by the development of easy preparation method of graphene and the production of large sheet graphene.
전도성 향상을 위한 구리호일 위 CNT의 직접성장 및 전계방출 특성 평가
김진주,임선택,김곤호,정구환,Kim, J.J.,Lim, S.T.,Kim, G.H.,Jeong, G.H. 한국진공학회 2011 Applied Science and Convergence Technology Vol.20 No.2
탄소나노튜브(CNT)와 합성기판 사이의 전도성 향상을 목적으로, 현재 리튬이온이차전지 등의 분야에서 전극으로 이용되고 있는 구리 호일을 합성기판으로 하여, 그 위에 수직배향 CNT 성장의 합성 최적화를 도모하였다. 합성은 수평식 CVD 합성장비를 이용하였으며, 최적의 합성조건은 구리호일 위에 10 nm의 Al2O3 버퍼층과 1 nm 두께의 Fe 촉매층을 증착한 후, 아세틸렌 가스를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분간 합성한 조건으로 설정하였다. CNT는 base-growth의 성장형태를 따랐고, Fe 1 nm 두께인 경우, $7.2{\pm}1.5nm$의 촉매나노입자가 형성되었으며, 이를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분 성장결과, 직경 8.2 nm, 길이 $325{\mu}m$의 수직배향 CNT를 얻을 수 있었다. 합성시간이 길어져도 CNT의 결정성, 직경 및 겹(wall) 수에는 큰 변화가 없었다. 끝으로, 구리호일 위에 수직 성장시킨 CNT의 전계방출 특성을 측정한 결과, 실리콘 산화막 위에 성장시킨 CNT와 비교하여, 월등히 낮은 전계방출 문턱전압과 10배 정도 높은 전계향상계수를 보였다. 이는 CNT와 금속기판 사이의 계면에서 전기전도도가 향상된 결과에 기인하는 것으로 사료된다. Carbon nanotubes (CNT) have been attracted much attention since they have been expected to be used in various areas by virtue of their outstanding physical, electrical, and chemical properties. In order to make full use of their prominent electric conductivity in some areas such as electron emission sources, device interconnects, and electrodes in energy storage devices, direct growth of CNT with vertical alignment is definitely beneficial issue because they can maintain mechanical stability and high conductivity at the interface between substrates. Here, we report direct growth of vertically aligned CNT (VCNT) on Cu foils using thermal chemical vapor deposition and characterize the field emission property of the VCNT. The VCNT's height was controlled by changing the growth temperature, growth time, and catalytic layer thickness. Optimum growth condition was found to be $800^{\circ}C$ for 20 min with acetylene and hydrogen mixtures on Fe catalytic layer of 1 nm thick. The diameter of VCNT grown was smaller than that of usual multi walled CNT. Based on the result of field emission characterization, we concluded that the VCNT on Cu foils can be useful in various potential applications where high conductivity through the interface between CNT and substrate is required.
정유진 ( Jung Yu-jin ),장승환 ( Jang Sung-hwan ) 한국구조물진단유지관리공학회 2022 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.26 No.2
구조물은 다양한 요인에 의하여 균열이 발생하며 이에 의한 구조물의 붕괴는 더 큰 위험을 초래할 수 있다. 구조물의 균열을 감지하기 위한 연구는 계속되고 있지만, 실시간으로 균열을 감지하는 획기적인 시스템은 미비한 실정이다. 또한, 다양한 공학 분야에서 SHM을 위한 센서로 탄소나노튜브 고분자 복합체가 활용되며, 이는 두드러진 센싱 효과를 나타내고 있다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 고분자 복합체로 smart skin을 개발하고, 구조물에 적용하여 균열 감지 센서로서의 성능을 평가하였다. 본 연구의 목적은 실시간으로 구조물 건전성 모니터링이 가능한 센서 개발에 있다.
전도성을 가지는 탄소나노튜브강화 알루미나복합소재의 마이크로방전가공에서 초음파진동 부가에 의한 가공특성
강명창(Myung-Chang Kang),탁현석(Hyun-Seok Tak),이창훈(Chang-Hoon Lee),김남경(Nam-Kyung Kim) 한국기계가공학회 2014 한국기계가공학회지 Vol.13 No.6
Micro-holes of conductive ceramic are required in micro structures. Micro-electrical discharge machining (Micro-EDM) is an effective machining method since EDM is as process for shaping hard metals and complex-shaped holes by spark erosion in all kinds of electro-conductive materials. However, as the depth of micro hole increases, the machining condition becomes more unstable due to inefficient removal of debris between the electrode and the workpiece. In this paper, micro-EDM was performed to evaluate machining characteristic such as electrode wear, machining time, taper angle, radial clearance with varying voltage and ultrasonic vibration on 10 vol.% Carbon-nanotube reinforced conductive Al₂O₃ composite fabricated by spark plasma sintering in previous research.
마이크로 강섬유와 MWCNT를 혼입한 전도성 모르타르의 발열성능, 휨강도 및 미세구조 분석
최범균,허광희 한국구조물진단유지관리공학회 2024 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.28 No.3
본 연구에서는 마이크로 강섬유와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)를 혼입한 전도성 모르타르의 발열성능, 휨강도 및 미세구조를 분석하기 위해 실험적으로 수행하였다. 전도성 모르타르 발열성능 및 휨강도 시험에서 MWCNT의 혼입 농도는시멘트 중량 대비 0.0wt%, 0.5wt% 및 1.0wt%로 선정하였으며, 마이크로 강섬유는 부피 대비 2.0vol%로 혼입하였다. 발열성능 실험은 다양한인가전압 (DC 10V, 30V, 60V) 및 상이한 전극간격 (40 ㎜, 120 ㎜)을 매개변수로 수행하였으며, 양생 재령 28일에서 휨강도를 측정하여 일반모르타르와 비교, 분석하였다. 더 나아가, 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 이용하여 전도성모르타르의 표면 형상과 미세구조를 분석하였다. 그 결과 MWCNT의 혼입 농도와 인가전압이 증가할수록 발열성능이 향상되었으며, 전극간격이 좁을수록 발열성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 하지만 MWCNT의 혼입 농도를 1.0wt%까지 추가하더라도 발열성능은 크게 향상되지 못하였다. 휨강도 시험결과, PM 시편과 MWCNT를 혼입한 시편을 제외한 모든 시편의 평균 휨강도가 4.5 MPa 이상으로 나타나 마이크로강섬유 혼입에 따른 높은 휨강도를 보였다. FE-SEM 이미지 분석을 통해 시멘트 매트릭스 내 마이크로 강섬유와 MWCNT 입자 사이에 전도성네트워크가 형성되는 것을 확인하였다. This study were conduced experimentally to analyze the heat-generating performance, flexural strength, and microstructure of conductive mortar mixed with micro steel fiber and multi-wall carbon nanotube (MWCNT). In the conductive mortar heat-generating performance and flexural strength tests, the mixing concentration of MWCNT was selected as 0.0wt%, 0.5wt%, and 1.0wt% relative to the weight of cement, and micro steel fibers were mixed at 2.0vol% relative to the volume. The performance experiments were conducted with various applied voltages (DC 10V, 30V, 60V) and different electrode spacings (40 mm, 120 mm) as parameters, and the flexural strength was measured at the curing age of 28 days and compared and analyzed with the normal mortar. Furthermore, the surface shape and microstructure of conductive mortar were analyzed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The results showed that the heat-generating performance improved as the mixing concentration of MWCNT and the applied voltage increased, and it further improved as the electrode spacing became narrower. However, even if the mixing concentration of MWCNT was added up to 1.0 wt%, the heat-generating performance was not significantly improved. As a result of the flexural strength test, the average flexural strength of all specimens except the PM specimen and the MWCNT mixed specimens was 4.5 MPa or more, showing high flexural strength due to the incorporation of micro steel fibers. Through FE-SEM image analysis, Through FE-SEM image analysis, it was confirmed that a conductive network was formed between micro steel fibers and MWCNT particles in the cement matrix.