• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.89.2-89.2
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• 2012

$150^{\circ}$ 이상의 접촉각을 가지는 초소수성 표면은 self-cleaning, anti-fingerprint, anti-contamination 등의 특성을 가지므로 전자, 도료, 자동차 등 다양한 산업에서 활용될 수 있다. 재료 표면의 친/소수성은 물리적 요인과 화학적 요인 두 가지 요인을 조절함으로써 제어할 수 있다. 즉, 표면의 거칠기를 크게 하거나 표면에너지를 낮춰줌으로써 초소수성 표면을 구현할 수 있다. 실리카는 자연계에 매우 풍부하게 존재하고 있으며, 생체무해하며 내구성과 내마모성, 화학적 안정성, 고온 안정성 등을 지니고 있어 박막소재로 이용하기에 우수한 특징을 지니고 있다. 이러한 실리카 초소수성 코팅층을 형성하는 방법으로 본 연구에서는 전기분무법으로 마이크로 크기의 실리카 입자로 형성된 코팅층을 형성하였다. 이러한 마이크로 구조의 표면거칠기를 더욱 높이기 위하여 금 나노입자를 부가적으로 형성시켜 마이크로-나노구조 혼성의 계층구조를 만들고자 하였다. 금 나노입자는 자외선 조사 광환원법을 사용하였고, 이러한 계층구조에 플루오린 처리를 하여 계층구조 초소수성 코팅층을 형성하였다. 계층구조를 가지는 실리카 코팅층은 물 이외에 표면장력이 낮은 용액에서도 높은 접촉각을 보였고, 이러한 코팅층의 고온 안정성과 내구성, UV 저항성 등을 조사하여 실제 응용 가능성을 검토하였다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.32 no.1
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• pp.21-29
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• 2024

In this study, EMC(Epoxy molding compound) waste from the semiconductor molding process is recycled and synthesized into silica nanoparticles, which are then applied as abrasive materials contains CMP(Chemical mechanical polishing) slurry. Specifically, silanol precursor is extracted from EMC waste according to the ultra-sonication method, which provides heat and energy, using ammonia solution as an etchant. By employing as-extracted silanol via a facile sol-gel process, uniform silica nanoparticles(e-SiO₂, experimentally synthesized SiO₂) with a size of ca. 100nm are successfully synthesized. Through physical and chemical analysis, it was confirmed that e-SiO₂ has similar properties compared to commercially available SiO₂(c-SiO₂, commercially SiO₂). For practical CMP applications, CMP slurry is prepared using e-SiO₂ as an abrasive and tested by polishing a semiconductor chip. As a result, the scratches that are roughly on the surface of the chip are successfully removed and turned into a smooth surface. Hence, the results present a recycling method of EMC waste into silica nanoparticles and the application to high-quality CMP slurry for the polishing process in semiconductor packaging.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.31 no.3
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• pp.15-25
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• 2023

In this study, silicon sludge from semiconductor dicing process is recycled to fabricate silica nanoparticles, which are applied as dispersing materials for electro-responsive (ER) smart fluid. In specific, metal impurities are removed from silicon sludge by acid washing to obtain the high-purity silicon powder. And then, silica nanoparticles are synthesized by facile hydrothermal method employing the silicon powder as reactant material. To control the size of silica nanoparticles, the reaction time of hydrothermal method is varied as 8, 15, 20, and 30 hours are applied to control the size of silica nanoparticles. Sizes of silica nanoparticles are increased proportionally to the reaction time owing to the increased numbers of hydrolysis and condensation reactions. As-synthesized silica nanoparticles are prepared as electro-responsive smart fluids by dispersing into silicon oil. Silica nanoparticles synthesized by 30 hours of hydrothermal reaction (SiO₂-H30) exhibit the highest shear stress of 21.4 Pa under an applied electric field strength of 3.0kV mm^-1. Such enhancement in ER performance of SiO₂-H30 among various silica nanoparticles are attribute to the reinforcing effect originated from the mixed particle size, which allowing the formation of rigid chain-like structures. Accordingly, this study successfully propose a recycling method of silicon sludge to synthesize silica nanoparticles and their derived ER fluids, which may suggest new possibility to ESG management emphasizing the eco-friendliness.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.111-111
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• 2012

나노테크놀로지는 종래의 가공으로는 얻기 힘들었던 섬유가공 효과를 간단하게 할 수 있는 기술이다. 현재 각국의 기능성 나노 가공제를 섬유에 응용하는 나노 테크놀로지는 현재 공업 생산되고 있는 면, 모, 견 등의 천연섬유 및 polyester, Nylon 등의 합성섬유의 원단에 적용하는 데서 출발하고 있다. 이러한 나노기술은 기존의 설비와 물을 사용하는 것이 큰 특징이고, 특별한 기계장치가 필요하지 않으며, 소규모의 실험장비만 있어도 현장투입이 가능한 나노입자의 제조가 가능하기 때문에 대량생산이 용이하고 설비투자는 원칙적으로 필요하지 않는다. 또한, 나노입자의 분산을 제대로 시키면 그 사이즈가 빛의 가시광선 영역의 파장(400~800nm)에 비해 절반 수준이하 크기의 입자가 대부분을 차지하기 때문에 염색성, 태의 변화가 적어 앞으로 더욱더 나노테크놀로지에 의한 가공이 확대될 것이 예상된다. 특히 유 무기 하이브리드 재료는 용액상태에서 제조되기 때문에 용액 코팅공정의 적용이 가능하여 다양한 코팅에 적극적으로 활용되고 있다. 또한 코팅공정 온도가 상대적으로 낮아서, 유기물의 기능성 발현이 용이하며, 섬유가공에 그대로 적용이 가능하고, 섬유고분자와 내구성 있게 직접 결합이 되어 실용성이 높다 할 수 있다. 또한 나노졸의 형성 시, 혹은 나노졸에 기능성 물질을 첨가함으로서 나노졸과 기능성 물질을 복합화하여 섬유상에 부여하는 것도 가능하다. 최근에 실리카졸의 형성과 성장에 관한 연구는 졸-겔 기술의 발전과 해석 및 상용화에 집중되어 있다. 규산나트륨과 황산 또는 염산을 사용하여 실리카를 생성하는 공정은 tetraethoxysilane (($Si(OC_2H_5)_4$, (TEOS))를 이용하여 합성하는 방법과 달리 대량의 실리카를 경제적으로 생산하는데 방법으로 널리 연구되고 있지만, 많은 연구가 수행되었음에도 불구하고 실리카 졸의 특성, 성장, 제조에 대한 충분한 이해가 이루어 지지 않고 있어, 아직까지 나노크기의 입자를 제조하는 공정에 대해서는 경제성, 효율성, 품질의 균일성이 떨어지는 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 앞서 연구된 졸-겔 합성기술과 저렴한 원료인 규산나트륨을 이용하여 보다 간단하고 경제적인 방법으로 고부가가치의 다양한 실리카 나노졸을 제조할 수 있는 연구를 하고자 하였다. 이를 위해 규산나트륨 수용액의 특성, 핵 생성에 필요한 규산나트륨 수용액의 산화반응 특성, 그리고 출발용액의 졸겔 반응을 기초로 하여 실리카 졸 형성에 대한 반응물질의 혼합방법, 반응온도, 반응물의 농도, pH등이 최종 실리카 나노졸 제품의 입자 크기와 모양 등에 미치는 영향을 조사하려고 하며 이를 토대로 다양한 크기와 특성을 가진 실리카 나노졸을 제조하였다.

• Polymer(Korea)
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• v.36 no.4
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• pp.536-541
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• 2012

The effects of silica content were studied on UV curing characteristics and defect formations in imprinted patterns of hundreads nanometer size for the photo-curable imprinting composites with silica particles. An increase in elasticity and a decrease in shrinkage were observed with an increase in silica content in the imprinting resin which was UV cured at room temperature. However, the patterned nano-pillars were stuck together with neighboring nano-pillars if the amount of silica is more than 7 wt%. This can be ascribed to the increased viscosity of imperfectly cured resin due to the obstruction of the photo-reaction by silica particles. Addition of silica to the imprinting resin is useful in enhancing the strength of the cured resin although it is difficult to get good imprinted patterns for the resin with more than 7 wt% of silica due to the reduction of photo-reaction conversion.

• Clean Technology
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• v.17 no.1
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• pp.13-18
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• 2011

Phosphine ligand-grafted mesoporous silica materials with large pores were prepared for the ligand-modified heterogeneous Pd nanocatalysts. New heterogeneous catalytic system was developed using palladium nanoparticles encapsulated in phosphine ligand-grafted mesoporous silica. The catalyst showed good catalytic activities for Suzuki cross-coupling using bromobenzene derivatives due to excellent phosphine ligand effects. Catalytic results showed nanoparticie catalysts can be recycled twice with decreased yields.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.109-110
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• 2009

실리카와 폴리아닐린의 core-shell 복합체 나노입자를 실리카 나노입자 분산용액을 이용하여 제조하였다. 제조된 복합체 나노입자를 전기변색박막의 소재로 이용하기 위하여 알코올 용액에 분산하였고, 분산된 용액에 Tetraethoxysilane (TEOS)를 소량의 HCl 용액과 함께 첨가하여 코팅 용액을 제조하였다. 코팅 용액을 인듐주석산화물(ITO) 박막이 도포된 유리 기판위에 도포하고 열처리 하여 매우 높은 부착력을 갖는 전기변색박막을 얻을 수 있었다.

• Applied Microscopy
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• v.34 no.1
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• pp.23-29
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• 2004

In this study, we introduce the structural analysis of amorphous silica nanoparticles by EF-TEM electron diffraction and in-situ heating experiments. Three diffused rings were observed on the electron diffraction patterns of initial silica nanoparticles, while crystalline spot patterns were gradually appeared during the insitu heating process at $900^{\circ}C$. These patterns indicate the basic unit of $SiO_4$ tetrahedra consisting amorphous silica and gradual crystallization into the ideal layer structure of tridymite by heating. Under high vacuum condition in TEM, SiO nanoparticles were redeposited on the carbon grid after evaporation of SiO gas from $SiO_2$ above $850^{\circ}C$ and the remaining $SiO_2$ were crystallized into orthorhombic tridymite, consistent with ex-situ heating results in furnace at $900^{\circ}C$.

• Polymer(Korea)
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• v.32 no.6
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• pp.573-579
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• 2008

PBA/PS core-shell polymer nanoparticles were synthesized by two stage emulsion polymerization and hybridized with silica nanoparticle by simple mixing in emulsion state and following precipitation into water/methanol mixture dissolving $Na_2CO_3$. The stress-strain curve revealed that the elastic modulus was increased with increasing molecular weight of polymer and silica weight fraction but decreased with increasing size of core-shell nanoparticle. Especially, there was a rapid increase of elastic modulus with silica blending. As a result, 6 times higher elastic modulus was observed in PBA/PS core-shell baroplastic sample processed at 25$^\circ$C under 13.8 MPa for 5 min by blending with 13.0 wt% of silica nanoparticle.

• Clean Technology
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• v.27 no.2
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• pp.115-123
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• 2021

This study demonstrates a new method for the synthesis of organic-inorganic hybrid particles composed of an inorganic silica shell and organic core particles. The organic core particles are prepared with a uniform size using droplet-based microfluidic technology. In the process of preparing the organic core particles, uniform droplets are generated by independently controlling the flow rates of the dispersed phase containing photocurable resins and the continuous phase. After the generation of droplets in a microfluidic device, the droplets are photo-polymerized as particles by ultraviolet irradiation at the ends of microfluidic channels. The core particle is coated with a nano complex composed of polyallylamine hydrochloride (PAH) and phosphate ion (Pi) through strong non-covalent interactions such as hydrogen bonding and electrostatic interaction under optimized pH conditions. The polyamine nano complex rapidly induces the condensation reaction of silicic acid through the arranged amine groups of the main chain of PAH. Therefore, this method enabled the preparation of organic-inorganic hybrid particles coated with inorganic silica nanoparticles on the organic core. Finally, we demonstrated the synthesis of organic-inorganic hybrid particles in a short time under ambient and environmentally friendly conditions, and this is applicable to the production of organic-inorganic hybrid particles having various sizes and shapes.