• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.289-289
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• 2010

나노섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터(1나노미터=10억분의1m)에 불과한 초극세 물질로 비표면적이 매우 크고[1], 제작이 간편하여, 사용되어지는 고분자의 종류에 따라 에너지 환경 의료 관련 분야에서 전극소재 필터재 피복재 인공 피부등 다양한 분야에서의 활용이 가능하여 전 세계적으로 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 그 자체만으로 응용하기에는 그 기계적 전기적 특성의 한계 때문에 응용의 다양성에 제약을 받고 있다. 그러나 그 자체만으로 응용하기에는 그 기계적 열적 전기적 특성을 가진 탄소나노튜브를 첨가한 복합나노섬유에 의해 그 응용영역의 한계를 넓혀가고 있다.[2] 본 연구에서는 전도성 고분자인 polymethyl methacrylate (PMMA)에 multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)를 첨가한 복합나노섬유를 전기방사법(electrospinning method)을 통해서 제조하였다. [2~3] CNTs 첨가농도에 따른 제조된 복합나노섬유의 형상변화와 섬유내의 CNTs 배열상태를 각각 주사전자 현미경(scanning electron microscope: SEM)과 투과전자현미경(transmission electron microscope: TEM)을 이용하여 관찰하였다. 또한, 복합나노섬유의 광학 특성 변화를 CNTs 첨가농도에 따라서 FT-IR과 Raman spectroscopy등을 이용하여 조사하였으며, 나노섬유의 tensile strength의 측정을 통해 CNTs 함량에 따른 기계적 특성 변화를 분석하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.24 no.11
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• pp.15-23
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• 2011

• Composites Research
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• v.24 no.6
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• pp.1-6
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• 2011

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 ${\pi}-{\pi}$ 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.

• Composites Research
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• v.36 no.2
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• pp.126-131
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• 2023

Growing environmental concerns regarding pollution caused by conventional plastics have increased interest in biodegradable polymers as alternative materials. The purpose of this study is to develop a 100% biodegradable nanocomposite material by introducing organic nucleating agents into the biodegradable and thermoplastic resin, poly(lactic acid), to improve its properties. Accordingly, cellulose nanofibers, an eco-friendly material, were adopted as a substitute for inorganic nucleating agents. To achieve a uniform dispersion of cellulose nanofibers (CNFs) within PLA, the aqueous solution of nanofibers was lyophilized to maintain their fibrous shape. Then, they were subjected to primary mixing using a twin-screw extruder. Test specimens with double mixing were then produced by injection molding. Differential scanning calorimetry was employed to confirm the reinforced physical properties, and it was found that the addition of 1 wt% CNFs acted as a reinforcing material and nucleating agent, reducing the cold crystallization temperature by approximately 14℃ and increasing the degree of crystallization. This study provides an environmentally friendly alternative for developing plastic materials with enhanced properties, which can contribute to a sustainable future without consuming inorganic nucleating agents. It serves as a basis for developing 100% biodegradable green nanocomposites.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.217-217
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• 2010

유기물/무기물 나노 복합재료는 고온과 저전력에서 동작해야하는 차세대 전자 소자와 광소자 제작에 대단히 유용한 소재이다. 간단하고 저렴한 제조 방법과 휘어짐이 가능한 특성을 이용하여 유기물/무기물 나노 복합재료를 사용한 비휘발성 메모리 소자의 제작과 메모리 특성에 대한 연구가 수행되었으나, SnO2 나노 입자가 삽입된 고분자 박막을 기반으로 제작한 저항 구조의 비휘발성 메모리 소자인 유기 쌍안정성 소자에 대한 연구는 상대적으로 미흡하다. 본 연구에서는 poly(methyl methacrylate) (PMMA) 박막 안에 분산된 SnO2 나노 입자를 사용하여 제작한 유기 쌍안정성 소자의 메모리 특성을 관찰하였다. 소자를 제작하기 위해 나노 입자의 전구체인 Tin 2-ethylhexanoate을 dibutyl ether에 용해시킨 후, 화학적 방법을 사용하여 용매 안에서 SnO2 나노 입자를 합성하였다. 합성한 SnO2 나노 입자와 PMMA를 클로로벤젠에 용해하여 고분자 용액을 제작하였다. 전극인 indium-tin-oxide가 증착된 유리 기판 위에 제작한 고분자 용액을 스핀 코팅하고, 열을 가해 용매를 제거하여 SnO2 나노 입자가 분산되어 있는 PMMA 나노복합체를 형성하였다. 그 위에 Al 전극을 증착하여 유기 쌍안정성 소자를 완성하였다. 제작된 소자에 전압을 인가하여 전류를 측정한 결과 유기 쌍안정성 소자에서는 동일 전압에서 높은 전류 (ON 상태)와 낮은 전류 (OFF 상태)가 흐르는 쌍안정성 특성을 나타냈다. 그러나 SnO2 나노 입자가 없는 PMMA 박막으로 형성된 소자에서는 전류-전압 측정에서 쌍안정성 특성이 나타나지 않았다. 따라서 PMMA 박막 안에 삽입된 SnO2 나노 입자가 유기 쌍안정성 소자의 메모리 효과를 나타내는 원인임을 알 수 있었다. 전류-시간 측정 결과는 소자의 ON 상태 및 OFF 상태 전류가 시간에 따른 큰 변화 없이 1000 사이클 이상 지속적으로 유지 하고 있음을 보여 줌으로써 유기 쌍안정성 소자를 장시간 사용할 수 있음을 확인시켜 주었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.1
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• pp.110-116
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• 2021

In this work, the surface of hydrophilic cellulose nanofibrils (CNFs) was modified precisely by varying amounts of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to produce CNF-based particle surfactants. We found that a critical CTAB density was required to generate amphiphilic CTAB-grafted CNF (CNF-CTAB). Compared to pristine CNF, CNF-CTAB was highly efficient at stabilizing oil-in-water Pickering emulsions. To evaluate their effectiveness as particle surfactants, the surface coverage of oil-in-water emulsion droplets was determined by changing the CNF-CTAB concentration in the aqueous phase. Furthermore, styrene-in-water stabilized by CNF-CTAB surfactants was thermally polymerized to produce CNF-stabilized polystyrene (PS) particles, offering a great potential for various applications including pharmaceuticals, cosmetics, and petrochemicals.

• Composites Research
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• v.31 no.5
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• pp.192-201
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• 2018

The use of 3D printing for rapid tooling and manufacturing has promised to produce components with complex geometries according to computer designs and it is emerging as the next generation key of manufacturing. Due to the intrinsically limited mechanical/electrical properties and functionalities of printed pure polymer parts, there is a critical need to develop 3D printable polymer composites with high performance. This article gives a review on 3D printing techniques of polymer composite materials and the properties and performance of 3D printed composite parts as well as their potential applications in the various fields.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.368-368
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• 2012

무기물 나노입자를 포함하는 유기물/무기물 나노복합체는 플렉시블 전자 소자에 적용이 가능하기 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자에 대한 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 $CuInS_2$ (CIS)/ZnS 코어-쉘 나노 입자를 포함한 poly(N-vinylcarbazole) (PVK) 고분자 박막을 기억 매체로 사용하는 유기 쌍안정성 소자(organic bistable devices, OBD) 메모리 소자를 제작하고 전기적 성질에 대하여 관찰하고 전하 수송 메카니즘에 대하여 규명하였다. 화학적 방법으로 형성한 CIS/ZnS 코어-쉘 나노 입자와 PVK를 toluene 용매에 녹인 후 초음파 교반기를 사용하여 나노 복합 소재를 형성하였다. 하부 전극으로 indium-tin-oxide (ITO)가 증착되어 있는 유리 기판 위에 나노 복합 소재를 스핀코팅 방법으로 도포한 후 열을 가해 잔류 용매를 제거하였다. CIS/ZnS 코어-쉘 나노 입자가 분산되어 있는 PVK 나노 복합 소재로 구성된 박막위에 상부 전극으로 Al을 열증착하여 메모리 소자를 제작하였다. 전류-전압 (I-V) 측정 결과에서 저전압에서는 전도도가 낮은 OFF 상태를 유지하다 어느 특정 양의 전압에서 전도도가 갑자기 증가하여 높은 전도도의 ON 상태로 전이되는 쌍안정성이 관찰되었다. 전류의 ON/OFF 비율은 약 $10^3$이며 역방향 바이어스를 가해주었을 때 특정 음의 전압에서 전도도가 ON 상태에서 OFF 상태로 전환되는 전형적인 OBD 메모리 소자의 I-V 특성을 나타났다. 메모리 전하 수송 메커니즘 분석 결과 쓰기 과정은 thermionic emission (TE), space-charge-limited-current (SCLS) 모델과 지우기 과정은 Fowler-Nordheim (FN) 터널링 모델로 설명이 되었다. 제작된 소자에 대해 기억 시간 측정 결과는 ON과 OFF 상태의 전류가 장시간에도 변화가 거의 없는 소자의 안정성을 보여주었다. 이 실험 결과는 CIS/ZnS 코어-쉘 나노 입자가 분산되어 있는 PVK 나노 복합 소재를 사용하여 안정성을 가진 OBD 메모리 소자를 제작할 수 있음을 보여주고 있다.

• Composites Research
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• v.26 no.4
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• pp.254-258
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• 2013

Polypropylene films reinforced with multi-walled carbon nanotubes and exfoliated graphite nanoplatelets were fabricated by extrusion, and the effects of filler type and take-up speed on the mechanical properties and microstructure of composite films were investigated. Differential scanning calorimetry revealed that the addition of carbon nanomaterials resulted in increased degree of crystallinity. However, increasing the take-up speed reduced the degree of crystallinity, which indicates that tension-induced orientations of polymer chains and carbon nanomaterials and the loss of degree of crystallinity due to rapid cooling at high take-up speeds act as competing mechanisms. These observations were in good agreement with tensile properties, which are governed by the degree of crystallinity, where the C-grade exfoliated graphite nanoplatelet with a surface area of $750m^2/g$ showed the greatest reinforcing effect among all types of carbon nanomaterials used. Scanning electron microscopy was employed to observe the carbon nanomaterial dispersion and orientation, respectively.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.24 no.6
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• pp.3-18
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• 2021

가역적인 표면 젖음성의 제어가 가능한 스마트 표면은 첨단 센서, 기능성 멤브레인 등 여러 산업분야에 적용될 수 있는 계면제어 기술로써 많은 관심을 받을 것으로 기대된다. 표면의 젖음성은 표면의 화학적 구조와 기하학적 입체 구조에 의해 영향을 받는 데, 특히 외부자극에 의해 소재 물성을 가변시킬 수 있는 스마트 고분자 소재를 나노구조가 제어된 표면에 도입함으로써 표면의 젖음성을 초발수에서 초친수로 가역적으로 전환시킬 수 있는 스마트 표면을 효과적으로 구현할 수 있다. 자극 응답성 스마트 소재는 인가하는 외부자극에 따라 물리적 자극(빛, 온도, 전기, 자기)과 화학적 자극(pH, 용매, 이온)으로 구분할 수 있으며, 이를 복합적으로 적용한 이중/다중 유발 자극에 반응하는 소재가 있다. 본 기고문에서는 외부자극에 응답하는 자극응답성 고분자를 나노 구조 표면에 도입하여 초발수에서 초친수로의 가역적인 젖음성 변화가 가능한 고기능성 스마트 표면의 최근 연구 동향과 미래 전망에 대해 소개하고자 한다. 이런 다양한 외부자극을 이용한 표면 특성의 가역적 제어 기술을 통해 물-오일의 분리, 바이오센서, 약물 전달, 소프트로보틱스와 같은 스마트 소재의 잠재적 발전 가능성 또한 엿볼 수 있을 것으로 기대된다.