• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.21 no.5
• /
• pp.495-499
• /
• 2010

To develop chemical and biosensors, this paper studies sensing characteristics of bulk carbon nanotube (CNT) electrodes by means of their electrical impedance properties due to their large surface area and excellence chemical absorptivity. The sensors were fabricated in the form of film and nano web style by using composite process for mass production. The bulk composite electrodes were fabricated with singlewall and multi-wall carbon nanotubes based on host polymers such as Nafion and PAN, using a solution-casting and an electrospinning technique. The resistance and the capacitance of electrodes were measured with LCR meter under the various amounts of buffer solution to study the electrical impedance change properties of them. On the experimental of sensor electrode, impedance characteristics of the composite electrode are affected by its host polymer and nanofiller and its sensing response showed saturated result after applying some amounts of buffer solution for test chemical. Especially, the capacitance values showed drastic changes while the resistance values only changed within few percent range. It is deduced that the ions in the solution penetrated and diffused into the electrodes surface changed the electrical properties of the electrodes much like a doping effect.

• Clean Technology
• /
• v.28 no.1
• /
• pp.18-23
• /
• 2022

Using air as an insulator due to its low heat transfer coefficient has been studied and has been widely commercialized to save energy in the field of thermal insulation technology. In this study, we analyzed the heat insulating effect of hollow silica nanoparticles mixed in non-uniform size, and the maximum heat insulating efficiency of these particles given the limited number of particles that can be mixed with a medium such as paint. The hollow silica nanoparticles were synthesized via a sol-gel process using a polystyrene template in order to produce an air layer inside of the particles. After synthesis, the particles were analyzed for their insulation effect according to the size of the air layer by adding 5 wt % of the particles to paint and investigating the thermal insulation performance by a heat transfer experiment. When mixing the particles with white paint, the insulation efficiency was 15% or higher. Furthermore, the large particles, which had a large internal air layer, showed a 5% higher insulation performance than the small particles. By observing the difference in the insulation effect according to the internal air layer size of hollow silica nanoparticles, this research suggests that when using hollow particles as a paint additive, the particle size needs to be considered in order to maximize the air layer in the paint.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.462-462
• /
• 2011

그래핀은 탄소원자로 구성된 원자단위 두께의 매우 얇은 2차원의 나노재료로서 높은 투광도 뿐만 아니라 우수한 기계적, 전기적 특성을 지니며 구조적 화학적 으로도 매우 안정한 것으로 알려져 있다. 이러한 그래핀을 얻는 방법에는 물리·화학적 박리법, 탄화규소의 흑연화, 열화학기 상증착법(thermal chemical vapor deposition; TCVD)등 많은 방법들이 존재한다. 이중 TCVD방법이 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 얻는데 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 한편 그래핀은 우수한 특성들을 기반으로 센서나 메모리와 같은 기능성 소자로 응용이 가능할 뿐 아니라 투명고분자 기판으로 전사함으로서 유연성 투명전극을 제작 가능하여 기존의 인듐산화물(indium tin oxide; ITO) 투명전극을 대체하여 디스플레이, 터치스크린, 전·자기 차폐재 등의 다양한 분야로의 응용이 가능하다고 예측되고 있다. 본 연구에서는 TCVD법을 이용하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하여 투명 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 전사하여 투명전도막을 제작한 후, 압축변형률(compressive strain)의 변화에 따른 전기적 특성 변화를 측정하였다. 그래핀은 300 nm 두께의 니켈박막이 증착된 산화물 실리콘 기판위에 원료가스로 메탄(CH4)을 사용하여 합성하였다. 합성 결과 단층 그래핀의 면적은 약 80% 이상이었으며, 합성된 그래핀은 분석의 용이함 및 향후 다양한 응용을 위하여 식각공정을 통해 산화막 실리콘 기판과 PET기판으로 전사하였다. PET기판 위로 전사하여 제작한 그래핀 투명전도막의 strain 인가에 따른 전기적 특성을 관찰한 결과, 약 20%의 비교적 높은 strain하에서도 전기적특성이 크게 변화하지 않는 것을 확인하였다. 그래핀의 특성분석을 위해서는 광학현미경, 라만 분광기, 투과전자현미경, 자외 및 가시선 분광광도계, 4탐침측정기 등을 이용하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.105.1-105.1
• /
• 2012

고온가압소결으로 제조된 SiCf/SiC 복합체는 부식과 침식에 강하고 우수한 열적 성질과 고온에서의 높은 기계적 강도를 유지하는 장점을 가진 복합체다. 복합체의 파괴인성은 섬유와 기지 사이에 존재하는 열분해탄소 (PyC) 계면층에 의해 큰 영향을 받는데, 고온가압소결중 첨가되는 소결조제 ($Y_2O_3$, MgO, $Al_2O_3$)와 반응하여 계면이 손상되어 복합체의 기계적 특성치가 낮아지는 결과를 보였다. 본 연구에서는 계면의 손상을 보호하고자 PyC 계면상 위에 SiC 층을 증착하였는데 계면층과 SiC 층의 증착은 화학기상 증착법(CVD)을, 기지채움 공정은 전기영동법(EPD)과 고온가압소결방법(Hot Pressing)을 이용하여 복합체를 제조하였다. Tyranno-SA 섬유에 소스가스인 메탄을 열분해 하여 200nm 두께로 PyC 계면상을 증착하고, 두께를 달리하여 보호층으로써의 SiC 층을 single 과 double layer로 증착하였다. SiC 나노분말과 소결 첨가제인 $Y_2O_3$, $Al_2O_3$, MgO를 첨가한 슬러리를 전기영동법(EPD)을 이용하여 섬유내부에 슬러리를 함침시켰고, 이러한 프리폼을 $1750^{\circ}C$/20MPa의 조건으로 고온 가압소결 하여 $SiC_f$/SiC 복합체를 제조하였다. 이렇게 single layer와 double layer로 제조된 $SiC_f$/SiC 복합체에 대해 밀도와 미세구조를 관찰하였고, 기계적 특성을 비교하여 보호층으로써의 SiC 증착효과를 고찰하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.02a
• /
• pp.437-437
• /
• 2013

3족 질화물은 우수한 광학 특성과 특히 3족 물질의 조성비 조절로 넓은 대역의 밴드갭 엔지니어링으로 발광다이오드의 물질로 각광 받고 있다. 이와 더불어 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해 다양한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 그 연구 중 하나로 나노, 마이크로 사이즈의 막대와 같은 일차원적 구조와 최근 ITO를 활용한 투명 전극을 대체하여 전도도가 100배 정도 높은 금속을 이용한 옆면 접촉 전극을 도입한 것이 최근 발표되었다. 그러나 옆면 접촉 전극을 형성하기 위해서는 기존의 약 100 nm 정도의 두께의 p-형질화갈륨층은 공정 마진 등에 어려움이 있다. 따라서 기존에 비해 두꺼운 p-형 질화갈륨층이 필요하다. 보통 상용화된 유기 금속화학 증착법을 이용한 p-형 질화갈륨층은 도핑 물질인 Mg의 낮은 활성화와 성장 분위기 중 수소로 인해 양질의 것을 얻기 어렵고 이를 위해 성장 후 추가적인 활성화가 필요하다. 따라서 두꺼워진 p-형 질화갈륨층에 대해서도 기존의 성장 조건과 활성화 조건의 적합 여부와 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 양질의 p-형 질화갈륨을 얻기 위하여 성장 조건 및 성장 후 급속 열처리 온도, 시간에 대한 최적화와 약 630 nm 두께의 p-형 갈륨질화층을 가지는 발광다이오드에 대해 급속 열처리 조건에 대한 특성 연구를 실시한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2008.07a
• /
• pp.1152-1153
• /
• 2008

본 연구에서는 Ketjen black을 이용한 DSCs (Dye-sensitized solar cells)용 다공질의 $TiO_2$ nano-powder 제작기술을 제안한다. $TiO_2$ powder는 sol-gel법에 의해 Ti-isopropoxide와 2-propanol을 사용하여 제작되었으며, Ketjen black의 함량(0g$\sim$2g)을 달리하여 제작된 $TiO_2$ nano-powder의 다공성과 입자의 크기, 결정성등의 특성을 고찰하였다. 또한 이러한 $TiO_2$ powder를 paste로 만들어 다른 열처리 온도($100^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$)에서 $TiO_2$ 박막을 이용한 DSCs를 제작한 후 그 효율을 측정하였다. 그 결과 Ketjen black 1g을 함유시켜 만들어진 $TiO_2$ powder의 다공성과 입자 크기가 가장 우수한 것으로 FE-SEM의 측정결과 나타났으며, 500$^{\circ}C$의 열처리 공정을 거쳐 제작된 셀의 효율이 가장 높은 효율인 5.46%를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.387.2-387.2
• /
• 2014

최근 이동통신 LED 에너지 자동차 산업분야에서 제품의 고기능화 고성능화를 위한 신소재 개발 및 친환경적인 신공정 개발에 있어, PI 또는 PET와 같은 유연성 소재 위에 선택적 패턴 도금 기술, 고기능성 나노/복합 도금 등이 주목 받고 있다. 또한 전 세계적으로 유해물질의 수 출입 규제 움직임이 강력하게 제기되고 있다. 본 연구에서는 유연성 소재인 PET 위에 친환경적 방법으로 구리를 선택적으로 도금하기 위한 실험을 진행하였다. 준비된 PET 필름 위에 Ag paste를 Screen Printing법을 이용하여 Ag 전극을 패턴하고, 그 위에 무전해 도금방식을 이용하여 Ni과 Cu가 도금 되도록 하였다. Ni 무전해 도금은 pH6.5, 65도에서 시행되었으며, Cu 무전해 도금은 환경규제물질인 포름알데히드 대신에 차아인산나트륨을 사용하여 70도에서, 중성근처의 pH 농도(pH7과 pH8)에서 시행되었다. 이들 다층 박막에 대해 X-ray diffraction (XRD), SEM (Scanning Electron Microscope), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 등을 이용하여 물리-화학적/전기적 특성들을 이용하여 조사 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2005.11a
• /
• pp.230-231
• /
• 2005

본 논문은 광 활성도가 가장 좋은 아나타제(anatase) 상의 광촉매 $TiO_2$ 분말을 상온에서 aerosol deposition 법을 사용하여 박막을 제조하였다. 이런 제조 방법은 aerosol 분말을 초음속으로 분사하여 기판에 증착시키는 방법으로, 저온에서 박막 증착이 가능하여 thermal stress를 줄일 수 있고, 공정 단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 박막 제조시 aerosol bath의 압력은 500 torr이고, chamber의 압력은 0.4 torr였다. 이런 압력차는 0.4mm$\times$10mm의 크기의 노즐을 통해 $TiO_2$ 나노 분말을 초음속으로 가속하여 기판에 증착시켰다. 박막 제조를 위해 사용한 기판은 수질정화에 응용하기 위해 직경 50mm인 원판 SUS 멤브레인을 사용하였다. SUS 멤브레인 위에 증착되어 있는 $TiO_2$ 박막의 입자 크기와 조성을 알아보기 위해 주사 현미경 (SEM) 및 EDX 분석을 하였고, l$\mu$m 정도의 입자 크기와 수처리 후에도 표면에 증착 되어진 anatase 상의 $TiO_2$ 박막을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.303-303
• /
• 2012

Diamond-like carbon (DLC)은 낮은 마찰력과 높은 내마모성 및 내식성등과 같은 우수한 물성을 가지고 있다. 따라서, DLC 박막은 다양한 응용분야에 적용이 가능한 코팅이다. 특히, DLC 박막의 낮은 마찰력과 고경도 특성은 자동차 산업 및 금형과 같은 저마찰 및 내마모성 향상에 기여할 수 있는 매력적인 박막 코팅으로 각광받고 있다. 그러나 DLC 박막의 높은 잔류응력과 다른 기판의 화학적 친화력을 감소시키는 탄소-탄소 결합의 불안정성 때문에 금속소재와의 낮은 접합력으로 인하여 그 응용에 어려움을 격고 있다. DLC 박막의 접합력 향상을 위하여 모재에 활성 스크린 플라즈마 질화 장비를 사용하여 금속 시편에 질화처리를 하였다. 질화처리후 CVD법으로 DLC 박막을 증착하였으며, 박막의 특성은 나노 인덴테이션, 마이크로 라만 스펙트로스코피 그리고 주사전자현미경에 의해 측정되었다. 활성 스크린 질화 장비에 의해 처리된 시편의 특성변화는 GDS, XRD 및 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 관찰하였다. 박막과 모재와의 밀착력은 스크래치 테스트에 의해 측정 하였으며, 질화층이 형성됨으로 인해 모재의 상구조와 경도의 변화가 생겼고, 이로 인해 DLC박막과 모재의 밀착력이 상승하였음을 알 수 있었다.

• Journal of Powder Materials
• /
• v.15 no.6
• /
• pp.450-457
• /
• 2008

The objectives of this study were the development of a synthesis technique for highly active nanosized ITO powder and the understanding of the reaction mechanisms of the ITO precursors. The precipitation and agglomeration phenomena in ITO and $In_{2}O_{3}$ precursors are very sensitive to reaction temperature, pH, and coexisting ion species. Excessive $Cl^-$ ion and $Sn^{+4}$ ions had a negative effect an synthesizing highly active powders. However, with a relevant stabilizing treatment the shape and size of ITO and $In_{2}O_{3}$ precursors could be controlled and high density sintered products of ITO were obtained. By applying the reprecipitation process (or stabilization technique), highly active ITO and $In_{2}O_{3}$ powders were synthesized. Sintering these powders at $1500^{\circ}C$ for 5 hours produced 97% dense ITO bodies.