섬유와 인류의 관계는 실로 5,000년이 넘는다. $\ulcorner$섬유$\lrcorner$라고 하면 많은 사람들이 $\ulcorner$의복$\lrcorner$만을 연상한다. 따라서 의복이 왜 그렇게 대단한 기술이며 과학이겠는가 하고 반문하는 사람도 있다. 이는 의복이라는 단순한 개념의 섬유만을 상상하기 때문이다. 장구한 의복의 역사가 곧 섬유의 역사라고 생각하는 것 또한 무리는 아니다. 그런데 최근 우리의 경제부흥에 가장 큰 공헌을 한 산업이 섬유산업이라는 데는 이의가 있을 수 없다. 지금 세계의 섬유산업은 내실 크나큰 변화를 일으키고 있다. 이는 장구한 세월동안 축적되어 온 섬유기술이 새로운 첨단산업을 탄생시키고 새로운 산업분야를 형성시키고 있기 때문이다. 지금 섬유산업은 르네상스를 맞이하고 있다는 것이 현실이며, 섬유기술은 고차원적인 첨단기술시대를 열어가고 있다. 선진 제국들은 중요한 테크놀로지의 하나로 신소재공학 기술을 열어가고 있다. 그 예로서 항공, 우주, 해양, 원자력, 토목, 건축 분야 등에서 요구하고 있는 고강도 고탄성의 섬유, 내열, 방염, 내부식성인 즉 내환경성의 섬유, 일렉트로닉스 분야의 도전성, 압전성, 광전성, 방사선 차단성, 흡진성, 도광성의 특수기능섬유, 라이프사이언스분야의 생체적합성, 혈액적합성, 고분리기능성 등과 같은 바이오섬유, 이 모든 것들은 21세기 각 분야의 첨단공학을 실현시키는데 필요불가결한 것들이다.
미래 사회는 나노기술(NT)을 바탕으로 IT-ET-BT 기술이 융합된 유비쿼터스 사회로 진화하고 있으며, 미래 산업 사회로의 전환을 위해서는 성능개선이 아닌 성능한계 돌파의 패러다임 전환이 가능한 임계성능의 나노 소재/신소자의 개발이 절실히 요구되고 있다. 또한 차세대 단말기는 휴대성의 편리함, 융복합화/다기능화, 인간 친화형이 요구되고, flexible/stretchable/bendable한 형태로 발전하고 있는 상황이다. 나노 피에조트로닉스(nanopiezotronics) 기술은 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 나노 발전 소자(nanogenerator)의 원리를 기반으로 하며 나노선, 나노벨트와 같은 1차원적 나노구조 소재의 압전성과 반전도성이 결합된 특성을 이용한 신기능의 미래 IT 융합 나노 전자/에너지 소자를 구현하는 기술로서 미래 유망 기술로 부각되고 있다. 현재 기술 수준은 압전 전계 효과 트랜지스터, 압전-다이오드, 압전 센서, 압전 나노 발전 소자 등과 같은 prototype 소자를 제작하는 수준에 머무르고 있으나 향후 초고감도 압전 센서, 자가발전 MEMS/NEMS 및 나노 시스템, 스마트 웨어러블 시스템, 건강 모니터링 시스템, 인체 삽입형 소자, portable 및 투명 유연 전자소자 등의 다양한 미래 융합 나노 소자 및 시스템에 광범위한 활용이 가능하며, 향후 신기능의 소자/부품/시스템 창출을 위한 기술로 자리매김할 것으로 전망된다. 본고에서는 압전 나노선, 나노튜브, 나노섬유 등의 1차원적 나노구조체 기반의 nanopiezotronics 기술과 최근의 연구결과들을 소개한다.
Structural model of laminated composite plate based on the first order shear deformation theory and subjected to a combination of piezoelectric, electromagnetic and thermal fields is established. Coupled equations of motion are derived via Hamilton's principle on the basis of electromagnetic and piezoelectric equations which are involved in constitutive equations. Proportional control and velocity feedback control logics are applied via boundary control moments and forces. Variations of dynamic chasracteristics of composite plate with collocated piezoelectric sensor and actuators, electromagnetic field and temperature gradient are investigated and it reveals that dynamic characteristics of structure can be effectively controlled by utilizing the piezoelectric effect and ply angles of fiber reinforced composites.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.30
no.5
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pp.94-100
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2002
This paper is concerned with the development, and performance test of LIPCA (Lightweight Piezo-composite Curved Actuator) that is lighter than other conventional piezo-composite type actuators. LIPCA is composed of top fiber composite layers with a high modulus and low CTE (Coefficient of Thermal Expansion), a middle PZT cermaic wafer, and base layers with a high modulus and high CTE. The performance of each actuator was evaluated using an actuator test system consisting of an actuator supporting jig, a high voltage actuating power supplier, and a non-contact laser measuring system. The simply supported condition actuator was excited by the power supplier with 1.0Hz cycle and up to $100\sim400V_{pp}$. The displacement at the center point of actuator was measured with non-contact laser displacement measuring system, It has been shown that the LIPCA-C2 can 34% decrease in mass and 13% increase in displacement compared to THUNDER.
Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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2002.04a
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pp.105-109
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2002
vinylidene fluoride(VDF)와 trifluoroethylene(TrFE)의 공중합체 인 P(VDF/TrFE)는 전기활성을 갖는 강유전성 결정이므로 압전성 및 초전성 재료로 PVDF와 더불어 널리 사용되고 있다. 그러나 P(VDF/TrFE)는 어떤 온도 이상에서는 all-trans conformation을 하는 강유전 결정상이 전기적으로 불활성으로 되면서 PVDP의 $\alpha$-결정의 사슬배좌(trans-gauche)와 유사한 상유전 결정상으로 전이하는 상승 Curie 전이 온도 (T$^{\uparrow}$$_{c}$ )가 존재하기 때문에 P(VDF/TrFF)의 압전재료로서의 적용온도 범위가 넓지 못하다는 단점이 있다. (중략)
Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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2003.04a
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pp.319-320
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2003
압전성과 초전성을 나타내는 고분자인 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)는 poly(methyl methacrylate), poly(vinyl acetate), 및 Poly(vinyl methyl ketone)(PVMK) 등과 블렌딩하면 혼화성(miscibility)이 있다. 이들 블렌드물들을 용융온도 이상으로 승온시키면 낮은 온도에서는 균일상으로 존재하지만, 온도가 계속 증가하면 상분리되어 LCST(lower critical solution temperature)를 나타낸다[1]. 이러한 승온에 의한 상분리 거동에서 외부전장을 가하면 전기활성 고분자인 PVDF에 영향을 주어 상분리 거동이 변화될 것으로 예산된다. (중략)
Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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2002.04a
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pp.439-442
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2002
나일론 m형의 폴리아미드계 고분자의 경우 m의 수가 홀수일 때 N-H와 C=O 사이의 dipole 배열에 의하여 거대한 dipole moment가 나타나기 때문에 극성 결정구조를 나타내게 되며(1), 그 중에서도 특히 나일론 7과 11은 압전성을 나타낸다. 한편, 나일론 11[poly(undecanolactam)]은 $\alpha$, $\beta$, ν, $\delta$, $\delta$' 형과 같이 적어도 다섯 개의 결정형태를 갖는데[2-3], 이러한 여러 가지의 결정형태는 시료의 제조조건과 열처리 조건 등에 따라서 달라진다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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