• Electrical & Electronic Materials
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• v.15 no.4
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• pp.12-17
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• 2002

• Korean Journal of Dental Materials
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• v.45 no.4
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• pp.243-256
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• 2018

The purpose of this study was to investigate the effects of the anodization and cyclic calcification treatment on the surface characteristic and bioactivity of the titanium thin sheet in order to obtain basic data for the production of bioactive titanium membrane. A $30{\times}20{\times}0.08mm$ titanium sheets were prepared, and then they were pickled for 10 seconds in the solution which was mixed with $HNO_3:HF:H_2O$ in a ratio of 12: 7: 81. The $TiO_2$ nanotube layer was formed to increase the specific surface area of the titanium, and then the cyclic calcification treatment was performed to induce precipitation of hydroxiapatite by improvement of the bioactivity. The corrosion resistance test, wettability test and immersion test in simulated body solution were conducted to investigate the effect of these surface treatments. The nanotubes formed by the anodization treatment have a dense structure in which small diameter tubes are formed between relatively large diameter tubes, and their inside was hollow and the outer walls were coupled to each other. The hydroxyapatite precipitates were well combined on the nanotubes by the penetration into the nanotube layer by successive cyclic calcification treatment, and the precipitation of hydroxyapatite tended to increase proportionally after immersion in simulated body solution as the number of cycles increased. In conclusion, it was confirmed that induction of precipitation of hydroxyapatite by cyclic calcification treatment after forming the nanotube $TiO_2$ nanotube layer on the surface of the titanium membrane can contribute to improvement of bioactivity.

• Polymer Science and Technology
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• v.15 no.2
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• pp.228-233
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• 2004

본 기고부분에서는 레이저 라만 분광법을 이용하여 나노입자에 흡착된 자기조립박막의 구조를 밝히고 응용성을 모색하는 일을 소개하고자 한다 Au 나노입자는 최근 재료과학과 의학 및 생물학에서 그 쓰임의 폭이 넓어지고 있다. 나노입자가 처음 사용된 예들 중에 가장 잘 알려진 것은 고대 로마 시대의 Lycurgus 컵에 기인한다고 한다. 컵 안에 함유된 미량의 은이나 금 나노입자에 의해서 반사했을 때와 투과할 때의 빛깔이 다르게 보이며 이러한 성질은 중세건축물의 스탠드 글라스에 이용되어 왔다. 근대적인 의미에서 Au 콜로이드의 수용액이 작은 미세입자가 분산되어 있다고 생각한 사람은 전기화학의 창시자라 할 수 있는 영국의 Faraday라 할 수 있다.(중략)

• 기계와재료
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• v.23 no.4
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• pp.6-15
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• 2011

자연은 인간이 만들어낸 기술적 해결책들보다 현저히 적은 양의 에너지를 소비하며, 적은 물질로 다양한 구조를 창출해 내는 고효율 최적화 시스템이며, 스스로 정화작용과 선순환을 유지하는 환경 친화적 시스템이다. 이러한 자연에서 영감을 얻어 활용하고 응용하는 기술은 최근 나노-바이오기술의 급속한 발전과 더불어 새롭게 각광받는 융합기술 분야로 부각되고 있다. 나노스케일의 생체물질을 관찰하고 특성을 평가할 수 있는 고성능의 장비가 개발되고, 생체 물질을 분자 단위로 조합하고 합성하는 등의 첨단기술이 발전됨에 따라 자연모사기술도 새로운 전기를 마련하고 있다. 자연 생명체/생태계가 지닌 혁신적인 해결 가능성(Innovation Potentials)을 구현하기 위해서는 자연모사기술 분야에 좀 더 체계적이고 지속적인 관심과 지원을 기울여야 할 것이며, 이를 바탕으로 인류가 당면한 에너지 자원 기후변화 환경 문제 등의 글로벌 이슈를 극복하고 선순환의 개념의 자연모사 에코 기술과 지속가능한 혁신 기술 달성이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.221-222
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• 2012

2000년 미국에서 국가나노기술개발 전략을 발표한 이래로 현재 한국, 일본, 유럽연합, 독일, 중국, 대만 등 전 세계 60여개 국가들은 나노기술을 미래 국가 경쟁력을 결정하는 핵심요소로 인식하고, 나노국가기술개발 전략을 수립하고 경쟁하고 있다. 한국은 제 1기 나노기술종합발전계획(2001.7)과 제 2기 나노기술종합발전계획(2005.12)의 수립, 추진을 통하여 지난 10여 년 동안 나노기술연구개발, 첨단 연구시설 구축, 나노전문 인력양성, 나노기술산업화 등의 분야에서 괄목할 만한 많은 성과들을 이룩해 왔다. 특히 한국은 나노기술 경쟁구도에 있어 분기점으로 될 것으로 예상되는 2015년에 나노기술 3대 강국 진입을 목표로 설정하고, 정부의 적극적인 투자와 연구자들의 헌신적인 노력이 경주되고 있다. 최근 스마트폰 등, 이동통신기 대량보급과 함께 나노소재는 암 치료나 생체재료분야의 연구개발이 활성화되고 있다. 본고에서는 최근의 나노자성도금의 특성을 중심으로 기술하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.104-104
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• 2008

Ti과 Ti합금은 우수한 생체적합성을 가지고 있어 생체용 재료로 널리 이용되고 있지만 기계적 물성 및 합금원소의 세포 독성에 대한 문제가 제시되고 있다. 본 실험에서는 세포 독성이 없는 Nb과 Zr을 합금원소로 하여 Ti-Nb-Zr 3원계 합금을 제조하고 생체적합성을 향상시키기 위해 양극산화법을 이용하여 $TiO_2$ nanotube를 형성하고 AC임피던스를 통하여 그 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.293.2-293.2
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• 2013

구조색에 기반을 둔 반사형 디스플레이는 낮은 전력 소모와 쉬운 제조 과정뿐만 아니라 후광 없이 작동이 가능한 장점으로 인해 최근 많은 주목을 받고 있다. 하지만 기술적으로 다양한 색체 구현이 어려워 현재까지는 많이 응용되고 있지는 않다. 이에 본 연구에서 우리는 바이러스(M13-박테리오파지)를 기반으로 한 신개념 컬러 디스플레이를 개발하고자 한다. 우리가 개발하고자 하는 컬러디스플레이는 자가 조립방법으로 만들어진 나노 구조체로 형성되어 있으며, 간단한 실험 조건 조절을 통해 다양한 색깔 구현을 할 수 있다. 특히, MEMS 공정으로 자체 제작한 Micro Heater의 온도 조절을 통해 자가 조립된 나노 구조체의 간격 주기를 조절 하면, 기존에 형성된 색을 원하는대로 자유롭게 바꿀 수 있다. 우리가 개발하고자하는 생체 재료 기반 컬러 소자는 차세대 디스플레이의 또 다른 새로운 시도가 되리라 생각한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.121-121
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• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.677-677
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• 2013

최근 석유에너지의 고갈과 휴대용 전자기기의 사용의 증가로 고효율의 배터리의 개발이 요구되고 있다. 생체칩에서 부터 전기자동차, 에너지 저장체까지 광범위한 산업군에 걸처 배터리의 개발이 되고 있어 시장규모의 계속적인 성장이 있을 것으로 전망하고 있다. 현재 상용되고 있는 음극 재료는 카본재료(이론 용량 372 mAh/g)이다. 이 카본재료의 특징은 값이 싸고, 표준 환원전위가 낮아 비교적 높은 전압을 낼 수 있다. 그러나 낮은 에너지밀도를 갖으므로 높은 에너지를 필요로 하는 차세대 산업군인 전기자동차 등에는 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다. 그래서 더 높은 에너지 밀도를 갖는 다른 재료들에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 음극 재료로서 주석을 선택해서 연구를 하였다. 카본계열의 음극재료의 질량당 이론 에너지 밀도는 372 mAh/g임에 반해 주석같은 경우는 약 991 mAh/g 정도의 비교적 큰 이론용량을 갖고 있다. 하지만, 주석 등 금속, 혹은 금속 합금을 음극재료로 사용할 경우 많은 양의 리튬이 삽입/탈착되면서 약 300% 이상의 부피변화가 있게 된다. 그러한 과정에서 주석이 분쇄되어 떨어지거나 전자를 제공받는 집전체로부터 떨어지게 되고, 이 과정에서 심각한 에너지 밀도의 손실이 일어나게 된다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해 다음과 같은 구조들을 고안하여 도금 공정을 사용하여 음극재료를 제작하여 실험을 진행하게 되었다. 도금법은 대면적을 싼 가격으로 할 수 있으며 원하는 두께 및 모폴로지까지 쉽게 조절할 수 있다. 부피팽창에 의한 스트레스를 최소화하기 위해 도금법을 사용하여 나노구조를 만들어 그에 따른 전기화학적 특성 변화를 측정하였다. 다공성 필름인 AAO 디스크의 한 면에 구리를 sputtering 공정을 사용하여 0.5 um 두께의 seed layer 구리 박막을 형성하고 형성된 구리 박막 위에 도금공정을 이용하여 두껍게 구리를 증착함으로 구리 음극 집전체를 형성한다. 그 후 AAO 구조 안에 주석을 도금하면 AAO의 구조를 따라 주석 나노와이어가 형성이 된다. 마지막으로 NaOH로 AAO를 제거해주면 직경 200 nm, 길이 2 um 정도의 주석 나노와이어를 구리 집전체위에 만들 수 있었다. 배터리의 용량을 측정한 결과 안정한 싸이클 특성과 약 400 mAh/g의 에너지 밀도를 갖는 것으로 나타났다.

• The Journal of the Korean dental association
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• v.48 no.2
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• pp.106-112
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• 2010

Tissue engineering has been enhanced by advance in biomaterial nature, surface structure and design. In this paper, I report specifically vertically aligned titania ($TiO_2$) nanotube surface structuring for optimization of titanium implants utilizing nanotechnology. The formation, mechanism, characteristics of titania nanotubes are explained and emerging critical role in tissue engineering and regenerative medicine is reviewed. The main focus of this paper is on the unique 3 dimensional tubular shaped nanostructure of titania and its effects on creating epochal impacts on cell behavior. Particularly, I discuss how different cells cultured on titania nanotube are adhered, proliferated, differentiated and showed phenotypic functionality compared to those cultured on flat titanium. As a matter of fact, the presence of titania nanotube surface structuring on titanium for dental applications had an important effect improving the proliferation and mineralization of osteoblasts in vitro, and enhancing the bone bonding strength with rabbit tibia over conventional titanium implants in vivo. The nano-features of titania nanotubular structure are expected to be advantageous in regulating many positive cell and tissue responses for various tissue engineering and regenerative medicine applications.