• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.47-47
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• 2018

단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 우수한 물리적 화학적 특성을 갖고 있어 나노전자소자, 투명전도막, 에너지소자, 센서 등 다양한 분야로의 응용이 기대되고 있다. 열화학기상증착(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)법은 SWNTs의 합성 공정이 간단하고 공정변수의 제어가 용이하다는 장점이 있어 SWNT 합성 연구에 가장 널리 사용되어 왔다. 일반적으로 금속 촉매의 박막이 증착된 합성 기판은 온도가 가장 높고 비교적 균일성이 보장되는 TCVD 반응기의 중심부에 위치시키고 공정변수를 변화해가며 연구를 진행해 왔다. 본 실험실에서는 수평형 반응기 전역에 합성 기판을 설치하여 SWNTs를 합성한 결과, 반응기의 중심보다 뒤의 영역에서 SWNTs의 합성 수율이 상당히 증가하는 것을 초기실험을 통해 확인하였다. 본 연구에서는 SWNTs 합성 시 가스 유량과 합성 온도를 변화시켰을 때 기판 위치에 따른 SWNTs의 수율 및 물성변화를 구체적으로 조사하였다. 합성가스와 촉매로는 메탄가스와 철 박막을 사용하였으며, 합성 수율의 변화는 고분해능 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 그리고 합성된 SWNTs의 형태 및 결정성은 라만분광법과 원자간힘현미경을 이용하여 평가하였다. 결과적으로, 진행하였던 모든 합성 조건에서 반응기 중심보다 뒤의 영역에서 더 고수율의 SWNTs가 합성되었으며, 최적 합성 조건의 SWNTs 면밀도는 99% 이상이었다. 본 연구의 결과는 CVD 공정을 이용하는 다양한 저차원 나노 소재의 합성에도 적용될 수 있을 것으로 사료되며, 추후 이에 대한 연구가 필요하다.

• Composites Research
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• v.24 no.5
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• pp.34-38
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• 2011

Carbon nanotubes (CNTs) have been widely investigated as reinforcements of CNT/polymer nanocomposites to enhance mechanical and electrical properties of polymer matrices since their discovery in the early 90's. Furthermore, the number of studies about incorporating CNTs into carbon fiber reinforced plastics (CFRP) to reinforce their polymer matrices is increasing recently. In this study, single-walled carbon nanotubes (SWNT) were dispersed in epoxy with 0.2 wt.% and 0.5 wt.%. Then, the SWNT/epoxy mixtures were processed to carbon fiber composites by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and a wet lay up method. The processed composite samples were tested for the interlaminar shear strength (ILSS). The relationship between the interlaminar shear strengths and processing, and the reinforcement mechanism of carbon nanotubes were investigated. CNT/epoxy nanocomposite specimens showed the increased tensile properties. However, the ILSS of carbon fiber composites was not enhanced by reinforcing the matrix with CNTs because of processing issues caused by increased viscosity of the matrix due to addition of CNTs particularly for a VARTM method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.31 no.8
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• pp.862-869
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• 2007

The compressive and torsional buckling behavior of carbon nanotube bundles at room temperature is examined with classical molecular dynamics simulation. The critical compressive load and stiffness of a single carbon nanotube in the bundle are found to be similar to those of individual carbon nanotubes. However, the critical torsional moment and stiffness of a single carbon nanotube in the bundle are found to be higher than those of individual carbon nanotubes. In addition, this study demonstrates that van der Waals interactions between the nanotubes in the bundle significantly affect the critical compressive load of the nanotube bundle.

• Journal of Industrial Technology
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• v.32 no.A
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• pp.29-33
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• 2012

We demonstrated the viability of fully microfabricating SWCNT(single-wall carbon nanotube) film strain sensors for force and weight sensing. Our spray-deposited SWCNT film strain sensors showed good linearity over a range from 0 to 400 microstrain, and much higher sensitivity compared to commercial metal foil-type gauges. The number of grids and the thickness of the SWCNT film were found to have a significant effect on the strain sensing properties of the SWCNT film gauges. A strain sensing methode for the CNT-based strain gauges was also investigated using a binocular type beam load cells. Preliminary results indicate that the microfabrication method shown here is promising for developing a commercial strain gauge using a spray-coated SWCNT thin film. In the near future, various studies will be performed to further enhance the properties of the spray-coated SWCNT film strain sensors.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.5
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• pp.473-480
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• 2008

We have investigated the optimal growth conditions of carbon nanotubes (CNTs) using the chemical vapor deposition and the Ni nanoparticle arrays. The diameter of the CNT is shown to be controlled down to below 20 nm by changing the size of Ni particle. The position and size of Ni particles are controlled continuously by using wafer-scale compatible methods such as lithography, ion-milling, and chemical etching. Using optimal growth conditions of temperature, carbon feedstock, and carrier gases, we have demonstrated that an individual CNT can be grown from each Ni nanoparticle with almost 100% probability over wide area of $SiO_2/Si$ wafer. The position, diameter, and wall thickness of the CNT are shown to be controlled by adjusting the growth conditions.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.75-75
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• 2010

단일벽 탄소나노튜브(SWNT)는 뛰어난 물리적 성질과 화학적 안정성을 가지고 있어서 다양한 분야의 응용이 기대되어 폭넓은 연구가 진행 되고 있다. 특히 SWNT의 전기적 및 기계적 특성들은 SWNT의 직경 및 뒤틀림도(chirality)에 의해 크게 좌우되기 때문에, 합성하는 단계에서 직경 또는 chirality를 제어에 관한 많은 이론적 연구가 진행되어 왔으며, 최근에는 초기 SWNT의 핵생성 단계에서의 촉매의 거동 및 상호 연관성 등에 관한 실험적인 연구결과들이 속속 보고되고 있는 실정이다. 하지만, 아직도 이에 관한 더욱 다양하고 활발한 연구 접근 및 결과들이 필요한 시점이다. 상기 배경을 바탕으로 본 연구에서는 균일한 직경을 갖는 SWNT의 합성을 위한 기초연구로서 SWNT의 직경과 촉매나노입자의 크기의 상호 연관성에 대해 체계적으로 조사하였다. 우선 SWNT합성을 위한 촉매나노입자를 얻기 위해 페리틴(ferritin)용액의 농도 및 스핀코팅 조건을 변화시킴으로써 기판 위에 분산농도를 제어한 후, 대기 열처리를 통하여 촉매나노입자의 농도를 제어하였다. 나노입자의 평균직경은 4 nm 정도로 비교적 균일하였으며, 고농도의 촉매입자는 SWNT의 다발화(bundling)를 유발하였다. 따라서, SWNT와 나노입자 직경의 상호연관성을 조사하기 위해서는 단분산(monodispersed) 된 나노입자를 이용하였으며, 아르곤 분위기에서 추가적으로 고온($900^{\circ}C$) 열처리를 실시함으로써 나노입자의 크기감소를 도모하였다. 실험결과, 열처리 시간의 증가에 따라 입자크기가 감소함을 확인하였으며, 이는 나노입자의 증발에 의한 것으로 예상된다. 다음으로는 열처리를 통하여 직경이 제어된 나노입자를 이용하여 SWNT를 합성한 후 SWNT와 촉매크기 사이의 크기 관계를 조사하였다. SWNT의 합성은 메탄을 원료가스로 열화학증기증착법을 이용하였고, 합성기판으로는 산화실리콘웨이퍼와 퀄츠기판을 이용하였다. 성장한 SWNT의 직경은 AFM을 이용하여 측정하였으며, 퀄츠기판에 수평배향 성장시킨 SWNT를 3차원 구조의 기판으로 전사(transfer)하여, 라만분석이 용이하도록 하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.23 no.3 s.180
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• pp.171-178
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• 2006

The sonication mettled is widely used with surfactants to suspend individual single-walled carbon nanotubes in solution, and it is well known that sonication-induced tube cutting occurs. Recently, it is found out that ultrasonicated nanotubes yield simultaneous separation by tube length and diameter. Nanotubes that have been cut shortest possess the greatest enrichments of large-diameter species. In this study, single-walled carbon nanotubes are cut using a ball milling method. Similar fracture behavior is observed fur the ball milled nanotubes: i.e., large diameter tubes are cut shorter. The ability to separate carbon nanotubes by diameter and length will contribute to tile development of nanotube-based applications.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2005.06a
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• pp.927-931
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• 2005

Carbon nanotube actuator, working under physical conditions (in aqueous solution) and converting electrical energy into mechanical energy directly, can be a good substitute for artificial muscle. The carbon nanotube actuator simulated in this paper is an isotropic cantilever type with an adhesive tape which is sandwiched between two single-walled carbon nanotubes. For predicting the static and dynamic characteristic parameters, the analytical model for a 3 layer bimorph carbon nanotube actuator is developed by using Euler-Bernoulli beam theory. The governing equation and boundary conditions are derived from energy principles. The induced displacements of the theoretical model are presented in order to investigate the performance of the carbon nanotube actuator with different control voltages. The developed model presents invaluable means for designing and predicting the performance of carbon nanotube actuator that can be used in artificial muscle applications.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.32.1-32.1
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• 2009

현재 ITO를 대체할 재료로 투명 전도성 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 필름에 대한 연구가 진행 되고 있다. 이러한 연구에서 특히 CNT 필름의 투과도에 따른 전기저항을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 단일벽 CNT (single-walled CNT)를 여러 가지 계면활성제로 최적 분산시킨 수용액으로부터 제조한 CNT 필름의 투과도에 따른 면 저항 (sheet resistance) 변화를 관찰하였다. 우선 계면활성제로 분산시킨 CNT 수용액을 알루미나 재질의 필터에서 정량적으로 진공 필터링하여 CNT 필름을 제조하였다. 알루미나 필터를 sodium hydroxide (NaOH) 수용액으로 용해시켜 제거함으로써 얻은 CNT 필름을 유리기판 위에 부착시켰다. 필름의 전기저항을 낮추기 위해 유리기판 위에 부착된 CNT 필름을 질산 (HNO3) 용액으로 처리하였다. Scanning electron microscopy, UV-Vis spectroscopy를 이용하여 각각 필름의 형상과 광 투과도를 분석하였고, 4-point probe로 면 저항을 측정하였다. 계면활성제로 분산시킨 CNT 필름 대부분의 면 저항은 질산 처리에 의해 감소하였다. 이는 CNT 표면에 코팅되어 있던 계면활성제가 질산에 의해 제거되었기 때문인 것으로 예상된다. 여러 계면활성제 중 sodium dodecyl benzenesulfonate로 분산시킨 CNT 필름이 산 처리 후에 가장 낮은 면 저항을 보였다. 그리고 Polyvinyl pyrrolidone (PVP)과 cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)를 사용하여 제조한 CNT 필름의 면 저항이 가장 뚜렷한 감소를 보였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.5
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• pp.377-382
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• 2007

In this study, we report the synthesis of the single-walled carbon nanotubes(SWCNTs) using laminated catalyst(Al/Fe/Al) layer deposited by sputter on Si(001). SWCNTs are grown by thermal chemical vapor deposition (TCVD) method. As the results of scanning electron microscopy(SEM), high resolution transmission electron microscopy(HR-TEM) and Raman spectroscopy, we confirmed the SWCNTs bundles with narrow diameter distribution of $1.14{\sim}1.32\;nm$ and average G&D ratio of 22.76. Compare to the sample having Fe/Al catalyst layer, it can be proposed that the top-aluminum incorporated with iron catalyst plays an important role in growing process of CNTs as a agglomeration barrier of the Fe catalyst. Thus, we suggest that a proper quantity of aluminium metal incorporated in Fe catalyst induce small and uniform iron catalysts causing SWCNTs with narrow diameter distribution.