• Polymer(Korea)
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• v.37 no.4
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• pp.513-517
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• 2013

A novel conductive composite thin film was prepared for the first time by hybridization between polybenzoxazine (PBZ) having high heat resistance property and conductive graphene. Mechanically robust conductive graphene/PBZ composite thin films could effectively be prepared by a simple thermal treatment, which simultaneously induces reduction of graphene oxide (GO) and crosslinking reaction of benzoxazine monomer. Graphene sheets seem to be uniformly dispersed up to 3 wt% graphene content in the composite thin film as shown in the results of chemical/crystal structural and morphological analyses. This efficient route for making graphene/PBZ composite thin film would provide simultaneous improvement of mechanical property as well as electrical conductivity.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.19 no.12
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• pp.1167-1171
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• 2006

This work describes the effect of binders, such as carboxymethylcellulose (CMC), CMC+ Polytetrafluoroethylene (PTFE) and PTFE, on the electrochemical and mechanical properties of activated carbon-electrode for electric double layer capacitor. The cell capacitors using the electrode bound with binary binder composed of CMC and PTFE, especially in composition CMC PTFE = 60 : 40 wt.%, has better rate capability and the lower internal resistance than those of the cell capacitor with CMC. On the other hand, the sheet type electrode kneaded with PTFE was bonded with conductive adhesive on Al foil. This cell capacitor using the electrode with PTFE exhibited the best mechanical properties and rate capability compared to the CMC and CMC+PTFE one. These behaviors could be explained by the well-developed network structure of PTFE fibrils doting the kneading process.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.24 no.4
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• pp.93-99
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• 2021

In order to decrease the weight of stretchable energy storage devices, interest in developing lightweight materials to replace metal current collectors is increasing. In this study, nanofibers prepared by electrospinning a conductive polymer, PEDOT:PSS, were used as current collectors for lithium ion batteries. The nanofiber showed improved electrical conductivity by using DMSO, a dopant, and indicated a stretch rate of 30% or more from the elasticity evaluation result. In addition, the use of the nanofiber current collector facilitates penetration of the liquid electrolyte and exhibits the effect of increasing the electronic conductivity through the nanofiber network. The lithium-ion battery using the DMSO-doped PEDOT:PSS@PAM nanofiber current collector indicated a high discharge capacity of 135mAh g^-1, and indicated a high capacity retention rate of 73.5% after 1000 cycles. Thus, the excellent electrochemical stability and mechanical properties of conductive nanofibers showed that they can be used as lightweight current collectors for stretchable energy storage devices.

• Clean Technology
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• v.24 no.4
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• pp.332-338
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• 2018

Currently graphite is used as an anode active material for lithium ion battery. However, since the maximum theoretical capacity of graphite is limited to $372mA\;h\;g^{-1}$, a new anode active material is required for the development of next generation high capacity and high energy density lithium ion battery. The maximum theoretical capacity of Si is $4200mA\;h\;g^{-1}$, which is about 10 times higher than the maximum theoretical capacity of graphite. However, since the volume expansion rate is almost 400%, the irreversible capacity increases as the cycle progresses and the discharge capacity relative to the charge is remarkably reduced. In order to solve these problems, it is possible to control the particle size of the Si anode active material to reduce the mechanical stress and the volume change of the reaction phase, thereby improving the cycle characteristics. Therefore, in order to minimize the decrease of the charge / discharge capacity according to the volume expansion rate of the Si particles, the improvement of the cycle characteristics was carried out by pulverizing Si by a dry method with excellent processing time and cost. In this paper, Si is controlled to nano size using vibrating mill and the physicochemical and electrochemical characteristics of the material are measured according to experimental variables.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.36 no.3
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• pp.145-152
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• 2023

β titanium alloys containing β stabilizing elements such as V, Nb, Ta, Mo and Fe are widely used etc, due to their excellent specific strength, corrosion resistance, fatigue strength and easy formability. New metastable β titanium alloys are developed containing low-cost elements (Mo and Fe) in this study. Fe element is a strong β-stabilizer which can affect the mechanical and electrochemical properties of Ti-5Mo-xFe (x = 1, 4 wt%) alloys. These properties were analyzed in connection with microstructure and phase distribution. Ti-5Mo-4Fe alloy showed higher compression yield stress and maximum stress than Ti-5Mo-1Fe alloy due to solid-solution hardening and grain refinement hardening effect. As Fe element increased, Fe oxide formation and reduction of ${\bar{Bo}}$ (bond order) value affect the decrease of corrosion resistance. Ti-5Mo-xFe alloys were more excellent than Ti-6Al-4V ELI alloy.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.30 no.6
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• pp.698-706
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• 2019

Over the last few decades, there have been a lot of efforts to develop soft actuators, which can be external stimuli-responsive and applied to the human body. In order to fabricate medical soft actuators with a dynamic precision control, the 3D crosslinked poly(acrylic acid) (PAAc)/poly(vinyl alcohol) (PVA)/poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels were synthesized in this study by using a radiation technique without noxious chemical additives or initiators. After irradiation, all hydrogels showed high gel fraction over 75% and the ATR-FTIR spectra indicated that PAAc/PVA/PEG hydrogels were successfully synthesized. In addition, the gel fraction, equilibrium water content, and compressive strength were measured to determine the change in physical properties of PAAc/PVA/PEG hydrogels according to the irradiation dose and content ratio of constituents. As the irradiation dose and amount of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) increased, the PAAc/PVA/PEG hydrogels showed a high crosslinking density and mechanical strength. It was also confirmed that PAAc/PVA/PEG hydrogels responded to electrical stimulation even at a low voltage of 3 V. The bending behavior of hydrogels under an electric field can be controlled by changing the crosslinking density, ionic group content, applied voltage, and ionic strength of swelling solution.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.50.1-50.1
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• 2010

내열성과 내부식성, 촉매능력등이 뛰어난 백금은 자동차 배출가스 정화촉매, 유/무기화학반응의 공정 촉매, 석유화학산업에서의 촉매 등 촉매 뿐만 아니라 용융유리용 도가니, 유리 섬유용 부싱 등의 유리산업, 백금 열전대 외에도 전기/전자기기, 치과용 합금, 장신구, 항공우주,등의 많은 분야에서 폭넓게 쓰인다. 한편 낮은 기계적 특성을 개선하기 위하여 로듐 등의 백금족 원소를 첨가한 합금을 제조하여 이용하고 있지만 로듐의 공금 부족과 이에 따른 가격 상승으로 인한 대체조성의 설계가 요구되고 있다. 또한 고온의 산화분위기에 노출이 되면 산화물이 형성되고 이것이 휘발하여 중량의 손실이 생긴다고 알려져 있다. 본 연구에서는 백금 합금의 이러한 문제점의 해결방안을 제시하고자 백금족 원소를 첨가하고 첨가 원소별 산화휘발의 정도를 측정하였다. 시편은 plasma arc melting법으로 각각 Pt, Pt-20%Rh, Pt-11%Ir, Pt-10%Rh-10%Ir의 조성을 가지는 합금을 만든 후 압연을 하여 판상으로 만들었고, 이를 각각 $1000^{\circ}C$, $1200^{\circ}C$, $1400^{\circ}C$ 등에서 각각 96시간 까지 산화휘발시켜 중량손실량을 측정하였고 이를 XPS를 이용한 표면분석을 하여 산화휘발거동을 규명하였다. 그 결과 Pt-20%Rh가 가장 우수한 고온산화휘발특성을 보였으며 상대적으로 고온산화휘발특성이 좋지 않은 Pt-Ir 2원계 합금에 Rh를 첨가한 Pt-10%Rh-10%Ir 3원계 합금을 만들어 약 60% 향상된 결과를 얻을 수 있었고 이 결과를 증기압 관점에서 고찰하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.49.2-49.2
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• 2009

투명전극은 디스플레이, 태양전지와 같은 광전자 소자에 필수적이며, 지금까지 개발된 재료 중에는 ITO가 가장 투명하면서 전기전도도가 높고 생산성도 좋기 때문에 투명전극의 재료로 사용하고 있다. ITO는 낮은 비저항(${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$) 과 높은 투과율 (~85 %), 상대적으로 넓은 밴드갭 에너지 (3.5 eV) 의특성과 같이 뛰어난 전기적 광학적 특성에 반해서 높은 원자재 가격, 불안정한 공급량 등으로 인한 문제점이꾸준히 제기되고 있다. 따라서 $In_2O_3$:Sn, ZnO:Al, ZnO:Ga, ZnO:F, ZnO:B, TiN 등과 같은 물질들로대체하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. ZnO는 ITO보다원자재의 수급이 원활하기 때문에 원가가 낮으며, 상대적으로 낮은 온도에서도 제작이 가능하다. 또한 화학적으로 안정적이므로 ZnO에 Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑함으로써 낮은 비저항의 박막 제작이 가능하고, ITO 박막과 비교하여 etching이 쉬우며 기판과의 접착성이 좋으며, sputtering 공정시 plasma 분위기에서의 안정성이 뛰어나고 박막증착율이 높기 때문에 투명전극으로 적합한 재료이다. 본 연구에서는 cylindrical type의 Aldoping된 ZnO single target을 사용하여 박막 증착 압력의 변화를 주어 유리기판 위에 DC sputtering을 하였다. Fieldemission scanning electron microscope (FESEM)을 통해 ZnO:Al 박막의 표면의 형상과 두께를 확인하였으며, X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 박막의 결정학적 특성을 관찰하였다. 투명전극용 물질로서 ZnO:Al 박막의 적합성 여부를 확인하기 위하여 Van der Pauw 방법을 이용하여 박막의 비저항, 전자 이동도, 캐리어 농도를 측정하였으며, 박막의 기계적 성질 및 표면 접착성을 확인하기 위하여 nano-indentaion 분석을 하였다. 또한 UV-vis spectrophotometer를 이용하여 ZnO:Al 박막의 투과율을 분석하여 투명전극으로의 응용 가능성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.234.1-234.1
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• 2015

Molybdenum disulfide (MoS2)는 van der Waals 결합을 통한 층상구조의 물질로써 뛰어난 물리화학적, 기계적 특성으로 Field Effect Transistors (FETs), Photoluminescence, Photo Detectors, Light Emitters 등의 많은 분야에서 연구가 보고 되어지고 있는 차세대 2D-materials이다. 이처럼 MoS2 가 다양한 범위에 응용될 수 있는 이유는 layer 수가 증가함에 따라 1.8 eV의 direct band gap 에서 1.2 eV 의 indirect band-gap으로 특성이 변화할 뿐만 아니라 다양한 고유의 전기적 특성을 지니고 있기 때문이다. 그러나 MoS2 는 원자층 단위의 layer control 이 어렵다는 이유로 다양한 전자소자 응용에 많은 제약이 보고 되어졌다. 본 연구에서는 MoS2 의 layer를 control 하기 위해 ICP system 에서 mesh grid 를 삽입하여 Cl2 radical을 효과적으로 adsorption 시킨 뒤, Ion beam system 에서 Ar+ Ion beam 을 통해 한 층씩 제거하는 방식의 atomic layer etching (ALE) 공정을 진행하였다. ALE 공정시 ion bombardment 에 의한 damage 를 최소화하기 위해 Quadruple Mass Spectrometer (QMS) 를 통한 에너지 분석으로 beam energy 를 20 eV에서 최적화 할 수 있었고, Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Force Microscopy(AFM) 분석을 통해 ALE 공정에 따른 MoS2 layer control 가능 여부를 증명할 수 있었다.