• Composites Research
• /
• 제22권6호
• /
• pp.1-6
• /
• 2009

탄소나노튜브 고분자 복합체는, 외력에 의한 변형에 따라 전기적 저항이 변화하는 피에조저항(piezoresistivity) 거동을 나타낸다. 피에조저항은 고분자 모재 내에서 탄소나노튜브가 형성하는 전기전도망(conductive network)의 변화에 의해서 발현된다. 피에조저항 낮은 탄소나노튜브 함유량에서 더 현저하게 나타난다. 탄소섬유, 카본블랙 등 타 탄소기반 소재에 비해 전기전도도와 길이 대 직경비(aspect ratio)가 월등히 우수하기 때문에, 낮은 탄소나노튜브의 함유량에서도 스트레인 센싱시스템을 구현할 수 있다. 본 연구에서는, 구조물에 부착 또는 임베드 시켜서 구조물의 건전성을 실시간을 진단할 수 있는 탄소나노튜브 고분자 복합체 기반 센싱시스템을 개발하였다. 센서는 열가소성 수지와 다중벽 탄소나노튜브를 사용하여 필름 형태로 제조되었으며, 센싱 성능은 나노복합체를 구조물에 부착한 후 인장, 굽힘, 압축 등의 다양한 형태의 하중을 가하면서 평가하였다.

• 폴리머
• /
• 제26권3호
• /
• pp.367-374
• /
• 2002

본 연구에서는 나노 입자의 카본블랙을 결정성 고분자에 분산시켜 특정한 온도에서 저항이 급격하게 증가하는 positive temperature coefficient resistance (PTCR) 특성을 연구하였다. 열가소성 수지를 이용한 PTCR 소재를 열처리에 의하여 고분자의 큐리온도를 조절할 수 있었다. 나노입자 카본블랙이 고분자 구조내에 고르게 분산이 되지 않고, 카본블랙의 함량이 과다하면 negative temperature coefficient resistance (NTCR) 현상이 발생하였다. 카본블랙의 함량과 내부전압을 조절함에 따라 발열 온도를 선정할 수 있었다. 카본블랙의 함량에 따라 전기 전도성이 다르게 나타났으며, 20 wt% 이상에서는 저항이 거의 일정하게 나타난다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제조된 PTCR 소재는 반복적인 가열 냉각에 따른 상온에서의 초기 저항의 변화가 거의 없어 재현성을 확인하였으며, 초기의 낮은 저항에 의한 순간적인 발열에 의하여 저온에서의 PTCR 성능이 향상되었다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
• /
• 한국섬유공학회 2002년도 봄 학술발표회 논문집
• /
• pp.277-280
• /
• 2002

유,무기 입자가 첨가된 고분자 복합 소재는 고분자 매트릭스에 기계적, 열적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 이들의 다양한 기능성을 부여할 수 있다[1]. 특히 첨가되는 유,무기 입자가 나노 크기로 감소할 경우 단위무게 당 표면적이 증가하므로 이들의 효과가 더욱 현저히 나타나는 장점이 있으며 그 밖에 고유한 광학적, 전기적 특성을 나타내게 된다[2-4]. 그러나 나노 입자간의 강한 표면 작용력으로 인해 균일한 분산상을 얻기 힘든 단점[5]이 있어 최근 이를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. (중략)

• 폴리머
• /
• 제37권5호
• /
• pp.613-617
• /
• 2013

나노입자크기의 케냐프섬유를 폴리프로필렌에 첨가하였을 시, 복합소재의 물성변화를 관찰하였다. 천연크기의 케냐프섬유를 나노입자크기의 케냐프섬유로 대체하였을 시, 그 복합소재의 인장강도, 휨강도, 충격강도, 열변형온도가 증가한 반면에, 용융지수, 연신율(%), 충격강도 등이 감소하였다. 이는 나노입자크기의 케냐프섬유가 폴리프로필렌과 접촉하는 표면적의 증가와 섬유표면에 존재하는 휘발성 추출물질 등의 불순물의 감소에 따른 것으로 판단된다.

• 한국염색가공학회:학술대회논문집
• /
• 한국염색가공학회 2011년도 제44차 학술발표회
• /
• pp.83-83
• /
• 2011

나노섬유는 마이크로 섬유에 비해 $10^3$배 정도의 넓은 표면적을 가지며, 다른 섬유와 비교하여 유연성, 투습성과 같은 특성이 우수하다. 나노섬유의 제조방법은 여러 가지가 있으나, 상용화의 가능성, 적용 고분자의 다양성, 제조공정의 단순성, 다양한 제품기술에의 응용성 등을 고려하여 선택하여야 한다. 나노섬유의 제조기술은 방법에 따라 전기방사, 복합방사, 멜트블로운 공정, 에어레이드 공정, 습식 공정 등으로 나눌 수 있다. 전기방사 등 나노섬유를 대량생산하여 상용화하려는 노력을 지속적으로 하고 있으나 나노섬유의 염색가공에 관련되어 기술적 한계로 제품전개에 많은 어려움을 겪고 있다. 그리하여 본 연구에서는 나노섬유 단독으로 제품화하기에는 강도 등의 문제로 PET에 워터펀칭한 복합소재로 개발하여 900nm 이하의 나노섬유에 대한 최적의 날염조건과 현장적용 생산기술을 개발하고자 하였다. 나노섬유 복합소재에 대하여 Brown, Red, Blue, Black 색상의 안료와 Urethane, Rubber, Acrylic, Eco Binder를 사용하여 날염 실험하였으며, 최적의 조건으로 현장생산에 적용하여 생산하였다. 안료의 고착성을 높여 날염성과 염색견뢰도를 증진시키기 위하여 원적외선 열처리기를 개발하여 현장생산에 접목시켰다. 원적외선 열처리기는 벙커C유 또는 가스 등을 사용하는 텐터나 증열기와는 다르게 전기를 에너지원으로 하여 원적외선 램프를 이용한 건열시스템의 형태로 저공해 및 그린 형태의 열처리기 시스템으로, 섬유에 대한 원적외선의 조사거리, 원적외선 램프의 간격, 적용 온도, 원단이송 속도 등에 따른 최적의 원적외선 열처리기 날염조건을 설정하였다. 바인더에 따른 날염성은 우레탄계 바인더를 사용하였을 경우에 가장 선명하고 깊은 색상을 보였으며, 아크릴계 바인더의 경우가 가장 낮은 색상을 보였으며 염색견뢰도는 대체적으로 양호한 결과를 얻었다. 그리고, 최근 환경적인 추세에 맞추어 에코 바인더를 사용하여 날염한 결과 염색성과 내구성 등은 우레탄계와 아크릴계 바인더의 중간 정도의 결과를 보였다.

• 한국포장학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.1-14
• /
• 2024

환경문제에 대한 관심이 증가함에 따라 지속가능한 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 전 세계적으로 커피는 가장 많이 소비되는 음료이며, 커피음료의 가공 및 소비로 발생하는 커피 부산물에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 지질 및 생리활성물질 등이 풍부하지만 대부분 폐기되는 실정이다. 따라서, 많은 연구자들이 커피 부산물을 고부가가치 소재로 개발하기 위하여 노력하고 있다. 본 총설에서는 고분자/커피 은피 복합화 연구, 커피 은피로부터 셀룰로오스 추출 및 응용연구, 고분자/커피찌꺼기 복합화 연구, 커피찌꺼기로부터 셀룰로오스 추출 및 이를 활용한 연구, 커피찌꺼기로부터 지질 추출 및 이를 활용한 PHAs합성, 가소제로써 커피찌꺼기로부터 추출한 지질의 응용가능성 연구 등에 대하여 조사하였다. 선행 연구에서는 커피 부산물인 커피 은피 및 커피찌꺼기 자체를 고분자와 혼합하여 복합소재를 제조하고 물성을 평가하는 연구는 광범위하게 수행되고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 커피 은피 및 커피찌꺼기로부터 나노셀룰로오스를 추출하거나, 상대적으로 친수성인 커피 부산물과 소수성인 석유계 고분자 또는 생분해성 고분자와 복합화 시 상용성 개선과 관련된 커피 부산물의 표면 개질 및 상용화제 도입 등의 연구는 부족함을 확인하였다. 또한 커피 부산물로부터 추출한 지질을 활용하여 PHAs를 합성하는 연구가 일부 진행되고 있지만 합성된 PHAs를 활용하여 포장소재로의 제조 및 응용에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 커피찌꺼기의 발생량 대비 국내외 관리방안 마련 및 제품 적용 시 안전성 평가방법에 관한 연구는 거의 실시되지 않아 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• 멤브레인
• /
• 제32권6호
• /
• pp.427-441
• /
• 2022

고분자 전해질 막 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)의 핵심 구성요소 중 하나인 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 수소이온을 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 이동시키는 전해질의 역할 및 연료의 투과를 막는 분리막으로서의 역할을 수행하며 PEMFC의 성능 및 효율을 결정짓는 핵심 소재이다. 현재 나피온 (Nafion^®)으로 대표되는 과불소화계 전해질 막이 높은 수소이온 전도도 및 화학적 안정성으로 인해 상용화 되었지만, 높은 생산비용과 구동 시 환경오염 물질이 배출된다는 문제점을 갖고 있다. 이를 대체할 PEM 소재로써 고분자의 구조 조절 및 개질 과정이 용이한 다양한 종류의 탄화수소계 고분자가 제시되고 있지만, 실제 PEMFC에 적용되기 위해서는 성능 및 내구 특성을 개선해야 하는 과제가 남아있다. 이에 본 총설은 탄화수소계 PEM의 성능 및 내구 특성을 향상시키기 위해 1) 가교 구조를 도입한 가교 막 개발, 2) 무기 첨가제 도입을 통한 유⋅무기 복합 막 개발 및 3) 다공성 지지체를 활용한 강화 복합막을 개발하는 연구에 대해 살펴보고자 한다.

• 폴리머
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2010

기체 분리막의 투과 특성을 향상시키기 위하여 불소계 폴리이미드(6FDA-6FpDA) 고분자 매트릭스에 실리카 나노입자를 첨가한 유기-실리카계 복합 소재 막을 제조하였다. 실리카 입자의 분산도를 높이기 위하여 먼저 $\gamma$-MPS를 이용한 표면처리 과정을 거친 후, 6FDA-6FpDA와 단일상을 이룰 수 있는 PMMA를 실리카 나노입자 표면에 도입하였다. PMMA-graft-silica와 비교해 보았을 때, 순수 실리카 입자의 경우 불규칙 분산성으로 인하여 투과도는 증가하나 기체에 대한 낮은 선택도를 가졌다. PMMA를 도입시킨 실리카 입자를 첨가한 복합막의 경우 실리카 입자의 함량에 따라 고분자 필름을 제조하여 He, $O_2$, $N_2$, $CO_2$의 기체투과도를 측정하였다. 실험 결과 실리카 입자의 함량이 높아 질수록 사슬 정렬 방해에 의한 자유 부피가 증가되어 투과도가 증가되나 1 wt% 이후에는 과량의 실리카 입자의 첨가로 인한 고분자 내의 유효면적 감소로 인해 투과도가 감소하는 결과를 보였다. 전체적으로 가스의 투과도 증가로 인해 선택도의 감소를 보였으나 이산화탄소의 경우 선택도의 증가를 보였으며 이는 실리카 나노입자와 고분자 매트릭스 사이의 상호 결합으로 인해 나타나는 크기 제어에 의한 선택도 향상이다.

• 폴리머
• /
• 제36권6호
• /
• pp.721-726
• /
• 2012

해수에서 사용되는 음향 소나 시스템의 호스 소재로 열가소성 폴리우레탄 탄성체가 사용되고 있다. 장기간 소나 운용을 위해서는 향상된 기계적 물성과 해수 및 오일에 의한 낮은 팽윤도를 갖는 소재가 요구된다. 해수 적용에 적합한 향상된 물성의 복합재료를 개발하기 위해 실리카 나노입자 표면에 폴리우레탄을 그래프트시킨 TPU-g-silica 나노입자를 제조하고 이를 폴리우레탄과 혼련하여 복합재료를 제조하였다. 실리카 나노입자를 포함한 폴리우레탄 복합재료는 실리카 입자의 표면 처리에 상관없이 폴리우레탄보다 향상된 인장강도와 낮은 팽윤도를 나타내었다. 폴리우레탄 복합재료들이 같은 함량의 실리카 입자를 포함한 경우, TPU-g-silica를 포함한 복합재료가 표면처리를 하지 않은 실리카 입자를 포함한 복합재료에 비해 보다 향상된 인장강도와 낮은 팽윤도를 나타내었다. 장시간 오일에 함침 후 인장강도를 측정한 결과 폴리우레탄에 비해 TPU-g-silica를 포함한 복합재료가 높은 인장강도를 유지하였다.

• Composites Research
• /
• 제30권5호
• /
• pp.261-266
• /
• 2017

고분자 복합재료는 유기 중합체인 고분자 수지를 기지로 다양한 충전제를 균일하게 분산시킨 소재로서 가공성이 우수하며 제품의 다양성이 많은 특징이 있다. 최근에는 탄소 나노소재들이 개발됨에 따라 이를 보강재로 활용하여 보다 우수한 복합재료를 개발하기 위한 많은 노력이 있다. 보강재 본래의 특성을 최대한 복합재료로 전환시키기 위해서는 이들의 분산, 배향 및 계면특성이 매우 중요하게 여겨진다. 본 총설 논문에서는 그래핀 기반 폴리이미드 복합재료의 고강도화 및 고인성화 기술 전략으로써 그래핀 기능화에 의한 표면 화학구조와 물성간 상관관계를 도출하고 설명하고자 한다.