• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.4.2-4.2
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• 2010

최근 열전달율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고 열전도성 나노유체가 주목을 받고 있다. 고 열전도성 나노유체는 액상보다 열전도도가 수백~수만 배 높은 고상의 금속 또는 비금속 나노입자를 물이나 오일 등에 미량 균일하게 분산시킴으로써 기존의 유체가 가지지 못한 높은 열전도율과 분산안정성을 갖는 기능성유체를 말한다. 고 열전도성 나노유체는 기존 냉각시스템에서 냉각유체만 교체할 경우에도 열전달 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있는 저비용 고효율작동 유체이다. 이 나노유체는 발전설비, 공조설비, 에너지 산업, 석유화학, 화학공업, 제철산업, 가정용 냉난방설비, 자동차 등 산업 전 분야의 열교환시스템에 활용이 가능하다. 따라서 고 열전도성 나노유체는 종래 열효율의 한계를 돌파할 수 있는 에너지 이용 효율 향상 기술의 패러다임을 바꿀 혁신적인 신소재로 여겨지고 있다. 그러나 현재까지 개발된 나노유체는 초기 열전도 특성은 우수하나 장기간 분산안정성이 확보되지 않아 시간이 경과함에 따라 열전도도가 점점 감소하는 경향을 보인다. 또한 탄소나노튜브를 분산한 나노유체의 경우와 같이 유체의 점도가 크게 증가하여 실제 산업에 적용 시 커다란 동력손실을 초래할 수 있으며 열교환시스템에 파울링이 발생할 소지가 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 나노유체에서 열전달이 일어나는 메커니즘이 규명되어야 하지만 아직 명확한 이론이나 가설이 정립되어 있지 않다. 이 논문에서는 나노유체가 높은 열전도율을 보이는 현상을 설명할 수 있는 몇 가지 이론을 살펴 보고 지금까지 개발된 안정성이 아주 높은 나노유체의 열전도 특성을 비교 분석하여 획기적인 열전도성 나노유체 개발 가능성을 살펴보고자 한다. 이를 위해 나노입자의 조성, 유체 내 농도 및 자기장 등이 나노유체의 열전도율에 미치는 영향을 연구하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.32 no.10
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• pp.435-441
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• 2022

We report the synthesis and gas sensing properties of bare and ZnO decorated TeO₂ nanowires (NWs). A catalyst assisted-vapor-liquid-solid (VLS) growth method was used to synthesize TeO₂ NWs and ZnO decoration was performed using an Au-catalyst assisted-VLS growth method followed by a subsequent heat treatment. Structural and morphological analyses using X-ray diffraction (XRD) and scanning/transmission electron microscopies, respectively, demonstrated the formation of bare and ZnO decorated TeO₂ NWs with desired phase and morphology. NO₂ gas sensing studies were performed at different temperatures ranging from 50 to 400 ℃ towards 50 ppm NO₂ gas. The results obtained showed that both sensors had their best optimal sensing temperature at 350 ℃, while ZnO decorated TeO₂ NWs sensor showed much better sensitivity towards NO₂ relative to a bare TeO₂ NWs gas sensor. The reason for the enhanced sensing performance of the ZnO decorated TeO₂ NWs sensor was attributed to the formation of ZnO (n)/ TeO₂ (p) heterojunctions and the high intrinsic gas sensing properties of ZnO.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.150-150
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• 2012

본 연구는 1차원 나노 구조의 합성과 기초적 분석에 관한 연구로써 특히 무기 산화물 나노재료를 그 대상으로 하였다. 내용으로는 첫째, 1차원 코어 나노와이어의 합성을 하였고 Thermal evaporation, substrate의 가열, 그리고 MOCVD 를 사용한 결과들을 나열한다. 둘째, 코어-쉘 나노와이어를 제작하기 위하여 특히 쉘층의 제작방법을 연구하였는데 PECVD, ALD, 그리고 sputtering에 의한 결과들을 나열하고 간단히 설명한다. Thermal evaporation에 의한 1차원 나노와이어 합성의 경우는 MgO의 예를 들었는데 MgO 나노와이어는 Au가 증착된 기판을 열처리하여 Au dot를 형성하고 이의 morphology를 조절하여 최적의 나노와이어 합성조건을 선정하였다. 이로써 기판 morphology가 나노선의 성장및 형상에 영향을 준다는 사실을 알게 되었다. 이 사실은 In2O3기판을 사용하고 이의 표면거칠기를 열처리로 조절하므로써 역시 나노와이어의 성장을 촉진하는 방법을 찾아내었다. 또한 thermal evaporation공법은 source분말의 선택에 따라 다양한 소재를 제작가능하다는 결과를 제시하였다. 예를 들면 SiOx 층이 precoating된 chamber내에서 MgO 나노선을 합성하는 것과 동일한 조건으로 실험을 진행하면 Mg2SiO4 나노와이어가 형성된 것을 확인하였다. 또한 Sn과 MgB2 분말을 함께 적용할 경우 Sn tip을 가진 MgO 나노와이어를 얻을 수 있었다. 이는 Sn이 동시에 촉매의 역할을 하였기 때문일 것으로 추정된다. 한편 Sn과 Bi 혼합분말을 적용한 경우 Bi2Sn2O7 신소재 tip을 포함한 SnO2 나노와이어를 얻을 수 있었다. 이 경우 Bi원자가 적절한 촉매의 역할을 수행한 것으로 사료된다. Substrate의 가열공법에서는 Si wafer상에 각종 금속 즉 Au, Ag, Cu, Co, Mo, W, Pt, Pd등 초박막을 DC sputter 로 형성한후 annealing하는 기술을 사용하였다. 특기할 만한 것은 Co를 사용한 경우 나노와이어의 spring구조를 얻을 수 있었다는 점이다. MOCVD에 의하여는 Ga2O3및 Bi2O3 나노와이어를 비교적 저온에서 합성하였고 In2O3의 경우는 독특한 나노구조를 형성하였고 이의 결정학적 특성에 대하여 조사하였다.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.12
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• pp.961-966
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• 2012

Nano-sized Co and $Al_2O_3$ powders were successfully synthesized from $3/4Co_3O_4$ and 2Al by high-energy ball milling. A dense nanocrystalline $2.25Co-Al_2O_3$ composite was consolidated from mechanically synthesized powders by the pulsed current activated sintering (PCAS) method within 2 min. Consolidation was accomplished under the combined effects of a pulsed current and mechanical pressure. A dense $2.25Co-Al_2O_3$ with relative density of up to 95% was produced under simultaneous application of a 80 MPa pressure and a pulsed current of 2800 A. The fracture toughness and hardness of the $2.25Co-Al_2O_3$ composite were $8MPa{\cdot}m^{1/2}$, $870kg/mm^2$, respectively.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.1
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• pp.39-44
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• 2012

Nanopowders of TiCo were synthesized from Ti and Co by high energy ball milling. Highly dense nanostructured TiCo compounds were consolidated at low temperature by pulsed current activated sintering within 3 minutes from the mechanical synthesis of the powders (TiCo) and horizontal milled Ti+Co powders under 100 Mpa pressure. This process allows very quick densification to near theoretical density and prohibits grain growth in nanostructured materials. The grain sizes of the TiCo compounds were calculated. Finally, the average hardness values of the nanostructured TiCo compounds were investigated.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.49 no.9
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• pp.715-719
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• 2011

Nanopowders of $Fe_3N$ and Si were fabricated by high-energy ball milling. A dense nanostructured $12Fe-Si_3N_4$ composite was simultaneously synthesized and consolidated using a high-frequency induction-heated sintering method for 2 minutes or less from mechanically activated powders of $Fe_3N$ and Si. Highly dense $12Fe-Si_3N_4$ with a relative density of up to 99% was produced under simultaneous application of 80 MPa pressure and the induced current. The microstructure and mechanical properties of the composite were investigated.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.49 no.5
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• pp.406-410
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• 2011

ZnO nanorods were prepared by the electrodeposition route on conductive Au/Si substrates. The effects of deposition time on the microstructural evolution and optical properties of ZnO nanorods were investigated. With increasing deposition time from 1 h to 20 h, the diameter and length of the ZnO nanorods increased gradually to about 328 nm and 6.55${\mu}m$, respectively. The ZnO nanorods were dense and vertically well-aligned. The photoluminescence (PL) peaks corresponding to the near band edge of ZnO were observed. With increasing deposition time, the intensity of PL peaks increased with nanorod growth up to 4 h and then decreased. This might be due to the degradation of crystal quality caused by merging of nanorods.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.35 no.3
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• pp.308-310
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• 2022

Ultrawide bandgap gallium oxide (Ga₂O₃) semiconductors are known to have excellent photocatalytic properties due to their high redox potential. In this study, CO₂ reduction is demonstrated using nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst under ultraviolet (254 nm) light source conditions. After the CO₂ reduction, C₂H₄ remained as a by-product in this work. Nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst also showed an excellent endurance characteristic. Photogenerated electron-hole pairs boosted the CO₂ reduction to C₂H₄ via nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst, which is attributed to the ultrawide and almost direct bandgap characteristics of the gallium oxide semiconductor. The findings in this work could expedite the realization of CO₂ reduction and a simultaneous C₂H₄ production using a low cost and high performance photocatalyst.

• Journal of Powder Materials
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• v.29 no.6
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• pp.517-522
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• 2022

We investigate the austenite stability in nanocrystalline Fe-7%Mn-X%Mo (X = 0, 1, and 2) alloys fabricated by spark plasma sintering. Mo is known as a ferrite stabilizing element, whereas Mn is an austenite stabilizing element, and many studies have focused on the effect of Mn addition on austenite stability. Herein, the volume fraction of austenite in nanocrystalline Fe-7%Mn alloys with different Mo contents is measured using X-ray diffraction. Using a disk compressive test, austenite in Fe-Mn-Mo alloys is confirmed to transform into strain-induced martensite during plastic deformation by a disk d. The variation in austenite stability in response to the addition of Mo is quantitatively evaluated by comparing the k-parameters of the kinetic equation for the strain-induced martensite transformation.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.50 no.6
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• pp.449-454
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• 2012

Nanopowder of FeAl and $Al_2O_3$ was synthesized from FeO and Al powders by high energy ball milling. Using the pulsed current activated sintering method, the nanocystalline $Al_2O_3$ reinforced FeAl composite was consolidated within two minutes from mechanically synthesized powders. The advantage of this process is that it allows very quick densification to near theoretical density and prohibits grain growth in nanostuctured materials. The grain size, sintering behavior and hardness of sintered $FeAl-Al_2O_3$ composite were investigated.