• Composites Research
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• v.26 no.3
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• pp.147-154
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• 2013

Nanocarbons such as carbon nanotubes (CNT) and graphene are considered to be ideal fillers for polymer composites, because of their outstanding mechanical properties and high length-to-diameter ratio. There has been much effort to realize the implementation of their full potential, but a large number of unsolved problems still must be challenged, for example, effective processing for fabrication. This review deals with the progress that has already been made in the area of nanocarbon polymer composites using CNT and graphene. Mechanical reinforcement of various nanocarbon polymer composites is analyzed and compared, and future perspectives in research and development that need to be done are discussed.

• 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.

• Composites Research
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• v.33 no.1
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• pp.1-6
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• 2020

Dispersion and electrical resistance (ER) properties of polyurethane (PU) type topcoat were evaluated using carbon nanotube (CNT) with different CNT weight fraction. CNT was dispersed in PU type topcoat using ultra sonication dispersion method. CNT/PU topcoat was coated on carbon fiber reinforced epoxy composite (CFRC) surface using gravity feed spraying method. Static contact angles of CFRC and CNT/PU topcoat were performed using 4 types of solvents to calculate the work of adhesion between CNT/PU topcoat and CFRC surface. Surface resistance of CNT added PU topcoat was measured to determine CNT dispersion. Adhesion property between CNT/PU topcoat and CFRC was determined via cross hatch cutting test based on ASTM D3359. The optimized condition of CNT weight fraction was found.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.502-502
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• 2011

기존 연구에서는 단일 타겟으로부터 증착된 코팅층 내에 다상으로 이루어진 나노 복합구조를 형성하기 위하여, 나노 합금분말을 방전플라즈마 소결법 등으로 급속 소결하여 타겟을 제조하는 방법이 고려되어 왔다. 반면, 비정질 재료가 우수한 비정질 형성능을 가지는 경우 주조 방법에 의해서도 타겟 제조가 가능하며, 특히 최근 들어 금속 비정질 합금에서 합금의 주요 구성 원소들이 양의 혼합열을 가지는 경우, 액상 또는 과냉각 액상에서 상분리 현상이 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실에 기초하면, 우수한 비정질 형성능을 가지는 합금 시스템에 합금 구성 원소와 양의 혼합열 관계를 갖는 원소를 첨가함으로써, 비정질 기지 내에 화학적 불균일성을 유도하여 다상으로 이루어진 복합 구조를 형성시키는 것이 가능하다. 본 연구에서는 이러한 합금 설계법을 이용하여, 비정질 기지 내에 존재할 수 있는 불균일성 정도를 합금 조성과 주조 조건의 변화를 통하여 나노 크기에서 원자 크기까지 조절하고, 이에 따른 재료 특성과의 상관관계를 밝히고자 하였다. 이를 위하여 우수한 비정질 형성능을 가지는 Cu-(Zr, Hf)-Al 벌크 비정질 합금계에서 (Zr, Hf)과 (Y, Gd)간의 양의 혼합열 관계에 주목하여 Cu-(Zr, Hf)-(Y, Gd)-Al 벌크 비정질 형성 합금계를 설계하였으며, 이 합금계 내에서 조성과 냉각속도의 조절에 따라 나타나는 불균일성의 정도와 특성변화의 영향을 체계적으로 고찰하였다. 결과로서, Cu-(Zr, Hf)-Al 합금계에서 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 15 at.% 이상 치환한 경우, Cu-(Zr, Hf)-rich 와 Cu-(Y, Gd)-rich 비정질상으로 이상분리가 일어났으며, 이렇게 생성된 비정질-비정질 복합재는 응력 하에서 소성 변형을 거의 보이지 않았다. 반면, 5 at.% 이하로 (Zr, Hf)을 (Y, Gd)으로 치환한 경우에는 비정질 기지에 SAXS 혹은 WAXS로 확인 가능한 원자 크기의 불균일성이 나타났으며, 이 경우 비정질 합금의 점성 유동의 변화를 통해 합금의 연신 특성이 향상되었다. 특히, 본 연구에서는 비정질 기지내 불균일 제어를 통한 기계적 특성 향상을 위해서 조성 제어뿐 아니라 동역학적인 요소를 고려한 냉각속도 조절을 통한 원자단위 불균일성의 최적화가 필요함을 규명하였다. 이러한 연구 결과는 분말화 및 소결 과정을 배제하고 제조된 단일 타겟을 통해 코팅층에 다수의 합금원소를 혼합하고 나노/원자 스케일의 복합구조 형성 및 고집적화가 가능한, 타겟 모물질 설계의 새로운 방향을 제시함으로써 다기능성 복합소재 코팅층의 연구에 크게 기여할 것으로 사료된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.29 no.6
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• pp.577-582
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• 2016

In this study, a multiscale method for solving a thermoelasticity problem for interphase in the polymeric nanocomposites is developed. Molecular dynamics simulation and finite element analysis were numerically combined to describe the geometrical boundaries and the local mechanical response of the interfacial region where the polymer networks were highly interacted with the nanoparticle surface. Also, the micrmechanical thermoelasticity equations were applied to the obtained equivalent continuum unit to compute the growth of interphase thickness according to the size of nanoparticles, as well as the thermal phase transition behavior at a wide range of temperatures. Accordingly, the equivalent continuum model obtained from the multiscale analysis provides a meaningful description of the thermoelastic behavior of interphase as well as its nanoparticle size effect on thermoelasticity at both below and above the glass transition temperature.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.6
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• pp.534-539
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• 2010

Polystyrene (PS)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites were prepared via latex technology and the effect of nanotube length on rheological properties were investigated. Monodisperse PS particle was synthesized by the emulsifier-free emulsion polymerization and two types of MWCNTs were used after surface modification to improve dispersion state and to remove impurities. Final nanocomposites were prepared by the freeze-drying process after dispersing the PS particles and the surface-modified MWCNTs in a ultrasonic bath. The effects of MWCNT content and nanotube length on rheological properties were evaluated by imposing the small-amplitude oscillatory shear flow. The PS/MWCNT nanocomposites showed that rheological properties were enhanced as the amount and length of MWCNT increased. It is speculated that the rheological characteristics of nanocomposites change from liquid-like to solid-like as the MWCNT amount increases, and the critical concentration to achieve network structure decreases as the nanotube length increases.

• Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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• 2002.11a
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• pp.36-36
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• 2002

최근 한국기계연구원에서 개발된 Mechanochemical process (MCP)는 Spray conversion 법에 의하여 나노크기의 W/Cu 복합 분말을 제조하는 방법으로서, 현재 (주)나노테크에서 산업화를 위한 시험/개발이 진행 중이다. 이 방법에 의하여 W /1 0 ~ 40wt. %Cu 조성의 초미렵 W/Cu 복합 분말의 양산화가 가능하게 됨으로써, 나노복합분말을 사용한 초미립 W/Cu 합금의 소결 제조 연구 역시 나 노태크에서 분말사업화와 동시에 수행되고 있다. 현재 Spray conversion 법으로 제조되고 있는 W/Cu 나노복합분말 및 그 소결체는 Cu의 조성범 위에 따라 민수용 및 군수용 제품으로의 적용이 시도되고 있으며, 각기 특성향상을 목표로 각 적용 분야에서 요구되는 제반 성능에 대한 검토가 이루어지고 있다. 특히 군수용의 목적으로 사용될 경우, 정적 및 동적부하상태에서 재료의 균일한 변형이 가장 중요한 특성이다. 현 개발품의 경우, 일반 W 빛 Cu 원료에 비하여 상대적으로 높은 순도의 원료를 사용하였기 때문에 분말 및 소재상태 에서의 순도가 높아서, 연성을 저하시키는 것으로 알려진 기지상내 합금원소 또는 interface 게재물 이 존재할 가능성이 매우 낮다. 또한 초미립 W 입자들과 Cu 상의 혼합도가 극대화된 상태이기 때문에 상대적으로 저옹에서도 완전치밀화된 미세조직을 얻을 수 있는데, 이는 분말상태의 균일한 미세구조를 유지할 수 있으며, 동시에 W 업자간의 과도한 neck 형성을 방지함으로써 기계적 변형시 재료의 연성 향상이 기대된다. 이러한 W/Cu 나노복합분말 소결체의 특성은 균일한 밀도분포와 동시에 과도한 동적 부하상태에서 균일한 변형이 보장되어야만 하는 특정 군수용 목적에 잘 부합하는 것으로 판단된다. 본 고에서는 상기한 W/Cu 나노복함분말을 사용하여 균일한 미세구조를 가지는 완전치밀화된 소결재를 제조하는 과정과 제조된 소결재를 향후 군수용 제품에 척용시키기 위하여 진행된 단조특성에 대한 연구결과틀을 재료의 미세구조척 관점에서 논의하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2015.11a
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• pp.130-131
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• 2015

이 논문은 패널의 각 단층 구성 재료에 고인장, 경량화, 부착성능, 내화성능 등을 향상시켜 단층 각각의 개별적인 특수 성능과 복합패널 구성물로서의 방호방폭 성능을 극대화 할 수 있는 섬유복합패널 외피와 충전재(나노복합소재) 및 접착제에 대한 기초 연구를 수행하였다.

• Composites Research
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• v.30 no.3
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• pp.193-201
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• 2017

Molecular dynamics simulation and the Mori-Tanaka micromechanics study are performed to investigate the effect of the covalent grafting between CNT and polyester on the mechanical behavior and load transfer of nanocomposites. The transversely isotropic stress-strain curves are determined through the tension and shear simulations according to the covalent grafting. Also, isotropic properties of randomly dispersed nanocomposites are obtained by orientation averaging the transversely isotropic stiffness matrix. By addressing the grafting, the transverse Young's modulus and shear moduli of the nanocomposites are improved, while the longitudinal Young's modulus decreases due to the degradation of the grafted CNT.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2000.04a
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• pp.96.1-96.1
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• 2000