• Composites Research
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• v.18 no.5
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• pp.34-39
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• 2005

The relationship between strain and applied potential was derived for composite actuators consisting of single-wall carbon nanotubes (SWNTs) and conductive polymers (CPs). During deriving the relationship, an electrochemical ionic approach is utilized to formulate the electromechanical actuation of the composite film actuator. This relationship can give us a direct understanding of the actuation of a nanoactuator. The results show that the well-aligned SWNTs composite actuator can give good actuation responses and high actuating forces available. The actuation is found to be affected by both SWNTs and CPs components and the actuation of SWNTs component has two kinds of influences on that of the CPs component: reinforcement at the positive voltage and abatement at the negative voltage. Optimizations of SWNTs-CPs composite actuator may be achieved by using well-aligned nanotubes as well as choosing suitable electrolyte and input voltage range.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.63-63
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• 2013

다양한 분야에서의 차세대 응용이 기대되고 있는 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)의 직경을 합성단계에서 제어할 수 있다면, SWNTs의 전도성을 제어하는 것이 훨씬 수월하게 되어 차세대 나노전자소자의 실현을 크게 앞당길 수 있게 된다. SWNTs의 직경제어를 위한 기초연구로서, 본 연구에서는 나노사이즈 직경의 정렬된 기공을 갖는 제올라이트를 합성 템플레이트로 이용하여 SWNTs를 합성하고, 합성조건 및 제올라이트의 종류에 따른 SWNTs의 직경 변화를 규명하고자 하였다.

• Polymer(Korea)
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• v.35 no.6
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• pp.615-618
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• 2011

Carbon nanotubes (CNTs) draw attention as promising materials due to their excellent electrical and mechanical properties. However, the intrinsic strong interaction between CNTs presents a challenge to their use in various applications. Here, we present a facile method to disperse single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in a polar solution using a graft copolymer, poly(vinyl chloride)-graft-poly(oxyethylene methacrylate), PVC-g-POEM. The graft copolymer was synthesized via atom transfer radical polymerization (ATRP), as confirmed by gel permeation chromatography (GPC) and $^1H$ NMR spectroscopy. The SWCNTs were uniformly dispersed in a polar solvent such as dimethylsiloxane (DMSO) using PVC-g-POEM as a dispersant, due to interaction between CNT and the graft copolymer, as revealed by transmission electron microscopy (TEM) analysis. Upon removal of the solvent, free standing nanocomposite films with good homogeneity were obtained.

• Clean Technology
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• v.29 no.3
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• pp.217-226
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• 2023

The amount of hydrogen adsorbed in arrays of single walled carbon nanotubes (SWNTs) was studied as a function of nanotube diameter and distance between the nearest-neighbor nanotubes on square arrangements using a grand canonical Monte Carlo simulation. The influence of the geometry of a triangle array with the same diameters and distances was also studied. Hydrogen-carbon and hydrogen-hydrogen interactions were modeled with Lennard-Jones potentials for short range interactions and electrostatic interactions were added for hydrogen-hydrogen pairs to consider quantum contributions at low temperatures. At 194.5 K, Type I isotherms for large-diameter SWNTs and Type IV isotherms without hysteresis between adsorption and desorption processes for wider tube separations were observed. At 200 bars, the gravimetric hydrogen storage capacity of the SWNTs was reached or exceeded the US Department of Energy (DOE) target, but the volumetric capacity was about 70% of the DOE target. At 77 K, a two-step adsorption was observed, corresponding to a monolayer formation step followed by a condensation step. Hydrogen was adsorbed first to the inner surface of the nanotubes, then to the outer surface, intratubular space and the interstitial channels between the nanotube bundles. The simulation indicated that SWNTs of various diameters and distances in a wide range of configurations exceeded the DOE gravimetric and volumetric targets at under 1 bar.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.375-376
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• 2005

탄소나노튜브는 캔틸레버처럼 주어진 압력에 의해 elastic curve를 형성하게 되는데, 이러한 성질은 탄소나노튜브가 가지고 있는 young's modulus와 구조적인 형태에서 기인한다. 따라서 탄소나노튜브의 변위와 인가된 analyte의 농도에 따른 압력 사이의 관계를 이용해 가스센서로의 적용이 가능하다. 이 번 연구에서는 시뮬레이션을 통해 길이가 30nm 이고 반경이 1.5nm로 모델링 된 단일 벽 탄소나노튜브가 3000ppm와 1000ppm ethanol의 농도에 의해 형성된 elastic curve의 최대변위를 구하고, 농도와 단일 벽 탄소나노튜브의 elastic curve의 최대변위가 비례함을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.239.1-239.1
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• 2015

1차원 탄소나노재료이며 한 겹의 흑연을 말아 놓은 형태인 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 감긴 형태에 따라 반도체성, 금속성 성질을 나타내는 특이성과 우수한 기계적 성질을 지니고 있어 광범위한 분야로 응용이 기대되어왔다. 이러한 SWNTs의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 경제적, 산업적인 면에서 손쉬운 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. SWNTs의 합성 방법들로는 아크방전법과 레이저 증발법, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD) 등이 이용되었다. 이 중 TCVD법은 대면적의 균일한 CNTs를 합성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 공정이 요구되며, 이는 경제적, 산업적인 면에서 사용이 제한적이다. 따라서 저결함, 고수율의 SWNTs를 저온합성 할 수 있는 공정의 개발이 지속적으로 필요하다. 본 연구에서는, TCVD법을 이용하여 에틸렌 원료가스로 SWNTs의 저온합성 가능성을 확인하였다. 합성을 위한 기판과 촉매로는 실리콘 산화막 기판(SiO2/Si wafer)에 철 나노입자를 지닌 ferritin을 스핀코팅 후 산화하여 이용하였다. 저온합성 공정의 변수로는 합성온도와 원료가스인 에틸렌의 분율을 설정하여, 변수가 SWNTs의 결정성과 수율에 미치는 영향을 고찰하였다. 합성된 SWNTs의 분석의 용이함과 손지기(Chirality)의 제어를 위하여 나노 다공성 물질인 제올라이트(Zeolite)를 보조 기판으로 사용하였다. 실험결과 에틸렌 원료가스로 합성한 SWNTs는 $700^{\circ}C$ 부근의 저온에서도 합성이 가능함을 확인하였다. 또한 에틸렌 원료가스의 분율과 합성시간의 정밀한 제어를 통해 SWNTs의 합성온도를 더욱 감소시키는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.5
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• pp.377-384
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• 2010

Many routes have been developed for the synthesis of signle-walled carbon nanotubes (SWCNTs). We spun fibers of SWCNTs directly from vertical furnace using a liquid source of carbon and an iron-contained molecule. The solution was prepared by ethanol as a carbon source, in which ferrocene as a catalyst, thiophene were dissolved. It was then injected from the top of the furnace into hot zone with hydrogen as a carrier gas. We successfully synthesized high-quality SWCNTs by adjusting the various experimental conditions, such as concentration of ferrocene, solution injection rate, concentration of thiophene, and hydrogen flow rate. Measurement of Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were carried out to find the optimized conditions. The synthesized SWCNTs (1.16~1.64 nm) appeared a bundle structure and well-aligned parallel to the direction of furnace. These results also provide an simple way for high-quality SWCNTs mass production and fabricating direct spining SWCNTs fiber. It will allow one-step production of SWCNTs fiber with potentially excellent properties and wide-range applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.70-70
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• 2010

일차원 나노구조를 갖는 재료는 크기효과 뿐만 아니라 단결정성, 일차원성으로 인해 새로운 물리적, 화학적 성질과 높은 표면적-부피비 등으로 인하여 많은 관심의 대상이 되고 있다. 일차원 나노구조 중에 특히 GaAs 나노와이어의 경우, 미래의 전자 소자 혹은 광자 소자로서의 잠재력 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. GaAs 나노와이어는 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), CBE(Chemical Beam Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy)등의 방법으로 성장시킬 수 있다. 본 연구에서는 아크 방전법으로 합성한 단일벽 탄소나노튜브 템플릿 위에 GaAs를 MBE로 성장시켜 다공성의 GaAs-탄소나노튜브 복합체를 제작하였다. GaAs는 성장온도를 $400^{\circ}{\sim}600^{\circ}C$ 사이로 변화시켜 성장시켰다. 성장온도가 $500^{\circ}C$ 미만일 경우에는 GaAs가 탄소나노튜브 위에서 입상구조로 성장이 되었으며 $500^{\circ}C$ 이상에서는 탄소나노튜브 위에 나노와이어가 성장되었다. 또한, 제작된 GaAs-탄소나노튜브 복합체를 전자 소스로서의 응용가능성을 보기 위해 전계 방출 특성을 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.337.1-337.1
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• 2016

단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 나노 스케일의 크기와 우수한 물성을 갖고 있어, 전자, 에너지, 바이오 등 다양한 분야로의 응용이 기대되고 있다. 이러한 응용의 실현을 위해서는 경제적, 산업적인 면에서 보다 손쉬운 합성법이 요구된다. SWNTs의 합성에는 대면적의 균일한 CNTs를 합성할 수 있다는 장점이 있는 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 하지만 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $900^{\circ}C$ 이상의 고온공정이 요구되며, 이는 경제적, 산업적인 면에서 사용이 제한적이다. 따라서 저결함, 고수율의 SWNTs를 저온합성 할 수 있는 공정의 개발이 지속적으로 필요하다. 본 연구에서는, TCVD법을 이용하여 에틸렌 원료가스로 SWNTs의 저온합성 가능성을 확인하였다. 합성을 위한 기판과 촉매로는 실리콘 산화막 기판(SiO2/Si wafer)에 철 나노입자를 지닌 ferritin을 스핀코팅 후 산화하여 이용하였다. 저온합성 공정의 변수로는 합성온도와 원료가스인 에틸렌의 분율을 설정하여, 변수가 SWNTs의 결정성과 수율에 미치는 영향을 고찰하였다. 합성된 SWNTs의 분석의 용이함과 손지기(Chirality)의 제어 가능성을 확인하기 위하여 나노 다공성 물질인 제올라이트(Zeolite)를 보조 기판으로 사용하였다. 실험결과 에틸렌 원료가스로 합성한 SWNTs는 메탄을 원료가스로 사용한 경우보다 낮은 $700^{\circ}C$ 부근에서도 합성이 가능함을 확인하였다. 또한 에틸렌의 분율과 합성 시간의 정밀한 제어를 통해 SWNTs의 합성온도를 더욱 감소시키는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.4
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• pp.281-287
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• 2003

We have performed classical molecular dynamics simulations for hypothetical silicon nanotubes using the Tersoff potential. Our investigation presented a systematic study about the thermal behavior of hypothetical silicon nanotubes and showed the difficulty in Producing silicon nanotubes or graphitelike sheets. Through the investigations on the structure and properties of a double-wall silicon nanotube, we concluded that quasi-one dimensional structures consisting of silicon atoms become nanowires or multi wall nanotubes rather than single wall nanotubes in order to minimize the number of $sp^2$ bonds.