고분자 블렌드의 열역학적 상용성은 고분자 혼합물의 혼합 엔트로피가 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에 성분 고분자 사이의 강한 분자간 인력에 의한 음의 값의 혼합 엔탈피에 의해서 유도되어진다. 상용성 고분자 블렌드를 얻기 위하여 도입되어질 수 있는 분자간 상호인력으로는 수소결합$^1$, 쌍극자-쌍극자 상호작용$^2$, 이온-쌍극자 상호작용$^3$, 산-염기 상호작용$^4$, 전이금속 복합체 형성$^{5}$ , 전하이동 복합체 형성$^{6}$ 등이다.(중략)
연료전지는 수소와 산소를 연료로 하여 전기를 생산해 내는 장치로, 전기분해에 의해 음극에서 생성된 수소이온을 양극으로 전달할 수 있는 전해질을 필요로 한다. 전해질로써 Nafion과 같은 불소계 고체 고분자 막이 개발되어 왔으나, 고온에서의 수소이온 전도도 감소 및 높은 함수율에 따른 안정성 감소 등의 문제로 인해 새로운 연료전지용 고분자 전해질 막의 개발을 필요로 하였다. 본 연구에서는 술폰산기가 밀집된 구조를 갖는 단량체를 이용함으로써 높은 수소이온 전도도를 확보하고 이에 따른 고분자 막의 높은 함수율은 고분자 사슬 내에 나이트릴(CN) 작용기를 친수성 올리고머에 함께 도입함으로써 고분자 사슬간 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 극복할 수 있도록 하였다. 결과적으로 물리적 가교가 형성된 고분자 막들은 높은 함수율 대비 우수한 치수안정성을 나타내었으며, 모든 조성에서 Nafion-117 고분자막에 비해 낮은 IEC값을 가짐에도 불구하고 보다 높은 전도도를 나타내었다.
지표위의 어떤 지점에서의 지구자기의 수평분력 방향과 진북방향 사이의 각을 편각(Declination)이라고 정의한다. 쉽게 말하면 편각은 나침반의 자침이 가러 키는 방향과 진북방향과의 사이 각을 말한다. 대부분의 사람들은 나침반의 자침이 북자기극(North magnetic pole)을 가러킨다고 잘못알고 있다. 지구 다이나모설(Geodynamo theory)에 의하면 주로 철(약 90%)로 구성된 외핵 속에서 계속 생성 유지되고 있는 복잡한 (각각 나선형(helical)의 회전축에 대체로 평행하거나 평행하지 않은) 대류(Convection currents)에 수반하는 전류가 복잡한 지구자기장을 형성한다. 지표상에서 측정한 지구자기장의 자료를 Spherical harmonic analysis 으로 분석하면 한 개의 커다란 쌍극자(Dipole) (Inclined geocentric dipole 또는 주된 자기장(Main field) 이라고 부름), 적도쌍극자(Equatorial dipole), 4극자 (Quadrupoles), 8극자(Octupoles) 등의 여러 개의 크고 작은 쌍극자들의 총합이 지구자기장의 근원인 것처럼 해석되고 있다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 외핵에서 생성된 천체 자기장에서 Main field를 제거한 나머지 자기장과, 상부 맨틀(upper mantle), 지각 및 지표상에 존재하는 인공 물체 또는 암석 및 광석 등의 잔류자기 및 유도자기 그리고 지형 등의 영향으로 결정된다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 태양풍(Solar wind)과 전리층 사이의 상호작용 등의 외부자장(external field)의 영향도 받는다. 비쌍극자 자장(Non-dipole field)은 지표상에서 측정되는 총자기장에서 외핵에서 생성된 주된 자기장(Main field) 즉, 지구의 회전축에서 약 11.5도 기울어진 쌍극자 자장을 제거하고 남는 자기장을 말한다. 따라서 편각은 비쌍극자자장의 영향을 가장 많이 받는다. 비쌍극자 자장은 정지한 상태의 자장(standing field) 과 매년 서쪽으로 약 0.2도 움직이는 Westward drift하는 자장으로 크게 두 가지로 구분된다. 쌍극자 자장의 방향은 매우 느리게 변하지만 그 세기는 현재 비교적으로 빠르게 약해지고 있다. 비교적으로 매우 빠르게 변하는 비쌍극자 자장의 변화를 영년변화(Secular variation) 이라고 한다.
시료 크기별 자화 역전과 자기 상호작용이 보자력에 미치는 영향을 조사한 결과, 자구생성보다 자벽고착에 의한 자화 역전 현상이 지배적인 시료일수록 보자력과 각형비가 컸다. 이와 같은 현상은 자벽이 낟알 경계면이나 시료 내부에 존재하는 고착점에 강하게 포획되기 때문인 것으로 판단된다. 한편 자기 상호작용을 분석한 결과, 시료의 크기에 무관하게 모든 시료는 쌍극자 상호작용이 지배적인 상호작용 기구이며, 쌍극자 상호작용이 강한 시료일수록 보자력이 작았다. 따라서 보자력은 자화 역전 현상, 자기 상호작용 기구와 세기에도 깊이 관련됨을 알 수 있다.
수직 자기기록 매체로 알려진 CoPt 자성막을 전기도금법으로 제작하여 자기상호작용이 활성화 부피와 면적에 미치는 영향을 조사하였다. 모든 시료의 상호작용 기구는 쌍극자 상호작용이었으며, 낮은 전류밀도에서 제작한 시료일수록 두께가 두꺼울수록 상호작용 세기가 증가하였다. 한편 활성화 부피는 낮은 전류밀도에서 제작한 시료가 더 컸으나 두께에 따른 증감현상은 뚜렷하지 않았다. 그러나 활성화 면적은 상호작용의 세기가 강할수록 전류밀도가 낮을수록 감소하는 경향을 보였다.
Amberlite XAD-2 및 XAD-7 수지에 대한 페놀과 그 할로겐 일치환체들에 대한 흡착성을 분포계수를 측정하여 조사하였다. XAD 수지에 대한 페놀의 흡착은 Langmuir 등온흡착으로 설명될 수 있었으며, 이 때의 흡착은 분자의 크기에 따르는, 즉 분산상호작용에 기인하는 전형적인 물리흡착임을 알았다. 고분자 합성수지에 대한 페놀류의 흡착에너지는 Lennard-Jones potential로 계산하였다. 이 때 고분자 수지의 반지름은 수지의 최소기본단위의 van der Waals 부피로부터 계산하였으며 페놀류의 분자 반지름도 같은 방법으로 구하였다. 페놀유도체들의 흡착성은 각 수지에 대한 시료의 Stacking factor (F)-고분자 수지와 페놀류사이의 van der Waals 부피로부터 구한 평형거리의 보정인자-로부터 흡착에너지를 구하고 뱃치법으로 측정한 흡착엔탈피값과 비교함으로써 설명할 수 있었다. 각 수지에 대한 페놀이온의 흡착엔탈피는 쌍극자 작용력이나 하전-쌍극자 상호작용보다 분산상호작용이 주 요인인 것으로 나타났다.
메틸 클로로 및 플로로 훼메이트의 각종 구조에 대한 CNDO/2 및 INDO 계산을 실시하였다. 결과로 가장 안정한 구조는 할로겐 원자와 메틸기가 trans인 형 임을 알았다. 원자의 전하와 결합전자밀도를 볼 때 에텔 산소의 비공유 전자쌍의 공액과 칼보닐 산소와 메틸기 간의 정전기적인 상호작용으로 분자가 안정화되어 있음을 알 수 있었다. 쌍극자 모멘트는 trans의 값이 실험간에 가까우며 결합모멘트로 계산된 쌍극자 모멘트로 부터 일반적인 결론을 내리기 어려움을 밝혔다.
전기도금법으로 제작한 CoPt 자성막의 두께가 자기상호작용과 자기적 성질에 미치는 영향을 잔류자기화 곡선과 자기이력 곡선을 측정 분석하여 규명하였다. CoPt 자성막의 두께가 증가함에 따라 수직 보자력과 포화자화가 증가하였으나 각형비는 급격히 감소하였다. 잔류자화 곡선의 분석결과로부터 모든 시료의 주된 자기상호작용 기구는 쌍극자 상호작용이며, 시료의 두께가 증가함에 따라 상호작용의 세기가 증가함을 알 수 있었다.
분자량과 methylacrylate 함량이 다른 아크릴로니트릴 공중합체의 dimethylformamide (DMF) 농후용액의 겔화 거동 및 임계 겔농도 (c*)를 조사하였다. 중합체 종류에 관계없이 저온에서 장시간 방치할 경우 방치시간에 따라 점도가 급격히 증가하여 겔화가 진행됨을 알았으며, 중합체의 분자량이 클수록, 방치온도가 낮을수록 그리고 공중합체 중 아크릴로니트릴 성분비가 증가할수록 겔화 진행속도가 증가하였고, 임계 겔농도는 감소하였다. 동적 점탄성 실험에서 겔 용액으로부터 얻은 필름은 진 용액으로부터 얻은 필름과 달리 두 개의 유리전이 영역을 나타내었다. 이러한 결과는 겔화과정에서 atactic 중합체중 입체 규칙적인 block들간의 쌍극자-쌍극자 상호작용에 의한 ordered junction zone의 존재를 강하게 시사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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