• The Korean Journal of Rheology
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• v.11 no.2
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• pp.128-134
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• 1999

Rheological characterization was examined for two different types of magenetic particle (rod-like $\gamma$-$Fe_{2}O_{3}$, $CrO_2$ )suspension in this study. The measured suspension viscosity (viscosity vs. concentration or shear rate) is used to obtain the dependence of viscous energy dissipation on the microstructural states of magnetic particle dispersions as well as the microstructural shape effects which are related to magnetic particle orientation. The empirical formulas from mean field theory and the Mooney equation are used to relate suspension viscosity to particle concentration. Intrinsic viscosities of these two different types of rod-like magnetic particle suspensions are found to exceed the prediction of hydrodynamic theory for dilute suspensions and support the existence of flocs containing significant amounts of immobilized suspending medium due to native attraction forces among particles in the microstructures.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.497-498
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• 2011

나노입자는 벌크 재료와는 다른 광학적, 전기적, 촉매적 특징 때문에 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 나노유체의 성질은 나노입자의 크기와 형상, 분산성등과 같은 여러 요인에 의해서 결정되어진다. 이러한 나노입자의 특징 때문에 여러 응용분야에서 활용되어지고 있다. 예를 들면, 일반 유체에 나노입자를 분산시키면, 열전도도와 대류열전달효과가 증대되어 진다. 이러한 나노유체의 제조법으로는 크게 두 가지로 분류되어 있다. 투스텝법은 환원법 혹은 기계적으로 제작한 나노입자를 일반 유체에 혼합시킨 후 분산을 시켜 제조하는 제조법이다. 원스텝법은 투스텝법과는 달리 한번에 나노유체를 제조하는 제조법이다. 일반 유체에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜서 제조한다. 최근, 유체내에서 나노유체를 제조함과 동시에 분산을 시켜 나노유체를 제조하는 새로운 기술인 유체 플라즈마법이 개발되었다. 하지만, 유체 플라즈마의 일반적인 거동과 해석이 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 본 연구에서는 유체 플라즈마의 발생 메카니즘 규명을 위한 방전 시간, 전압, 단극 직류 전력, 극간거리에 따른 유체 플라즈마의 특징을 OES와 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 또한, 제조된 나노유체의 특징을 UV-vis nir spectropgotometer, HR-TEM, zeta-potential, EDS, ICP-OES, KD2 pro and lambda로 측정하였다. 유체 플라즈마를 각 조건에 따라 발생시켰고, 나노유체를 성공적으로 제조하였다. 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 산소와 수소이온으로 측정되었다. 유체 플라즈마의 강도는 전기에너지가 증가함에 따라서 증가함으로 측정되었다. 제조된 나노입자의 크기는 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 감소하였고, 대부분의 나노입자의 형상은 구형으로 제조되었다. 나노유체의 분산안정성 또한 유체 플라즈마의 강도가 증가함에 따라서 증가하였다. 직경이 $18.1{\pm}5.0$ nm인 나노유체의 열전도도는 3%로 측정되었다. 유체 플라즈마에 의한 나노유체의 제조 메카니즘을 다음과 같이 제안한다. 유체내에서 전기에너지 인가에 따른 이온과 전자의 흐름은 유체 플라즈마를 발생시킨다. 기본 유체는 물이므로 유체 플라즈마의 주요 발생 원소는 수소와 산소이며, 인가되는 전기에너지량이 증가함에 따라서 이온과 전자의 흐름이 증가됨으로서 유체 플라즈마의 강도가 증가함으로 추측한다. 유체 플라즈마 발생은 전자의 흐름과 관계되어진다. 따라서, 유체내에 존재하는 전구체에 전자가 제공되어짐에 따라서 금 입자를 환원시켜 입자가 형성된다. 또한, 유체 플라즈마는 나노입자를 음전하로 대전시켜 분산안정성의 확보가 되는 것으로 추측되어진다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.127-127
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• 2003

전자종이에 대한 관심이 높아지면서 전자잉크의 pigment 소재에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다. 많은 재료 중 TiO$_2$는 비표면적이 크고 열적안정성 및 명암도가 뛰어나 전자잉크 재료로 많은 장점을 지닌다. TiO$_2$ 나노 입자를 전자종이에 적용할 경우 우수한 디스플레이 구현을 위해 높은 전기영동 특성 및 분산 안정성이 요구되어진다 이를 위해 표면 개질된 나노 크기의 루틸상 TiO$_2$ 입자의 제조 및 분산에 대한 최적의 공정조건에 대해 연구하였다. 10$0^{\circ}C$ 이하의 저온에서 가열하여 균일하게 침전시키는 저온균일침전법(HPPLT)으로 루틸 결정상의 TiO$_2$ 나노입자를 제조하였다. 제조된 TiO$_2$ 나노 입자와 용매의 비중을 맞추기 위해 비중이 낮은 투명성 polymer로 코팅을 한 후 비중병을 이용해 비중을 확인하였다. 그 후 copolymer block을 가지는 분산제를 TiO$_2$ 입자 기준 0.5-5wt% 범위에서 저유전율을 가지는 다양한 유기용매에 첨가하여 최적의 분산 및 전기영동 조건을 찾았다. 실험을 통한 분산안정성 및 전기영동 특성 평가를 위해 ζ-potential analyzer와 입도 분석기를 이용하였고 코팅된 입자의 표면상태는 FT-IR을 통해 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.03a
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• pp.71-71
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• 2011

전류를 흘렸을 때 양극과 음극에 따라 움직이는 미세한 나노입자를 이용하여 색, 글자, 그림 등을 표시하는 응용디스플레이 기술이 전기영동디스플레이(electrophoretic display)이다. 최근 전자종이 등 상품화가 진행되면서 전기영동디스플레이에 대한 관심증대와 함께 기술개발이 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 분산중합을 이용하여 $TiO_2$ core 입자에 polystyrene을 shell로 코팅하여 마이크로캡슐형의 전기영동디스플레이에 적합한 입자를 제조하고 성능을 분석하였다. 먼저 분산제의 종류, 모노머의 농도, 개시제의 농도에 따라 제조된 대전복합입자의 크기 및 분포를 보면, 분산제의 종류를 달리 하였을때를 제외하고 대체로 균일하였다. 입경의 변화를 보면, 약 200-300nm의 $TiO_2$가 개질에 의해 400-500nm의 입경을 나타내는 것으로부터 200nm 두께의 shell층을 갖는다는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 분산제의 종류에 따라서는 분산제를 사용하지 않는 경우가 오히려 제조된 입자의 분포가 균일함을 알 수 있었고 모노머의 농도에 따른 변화는 볼 수 없었으며 입경분포가 균일한 입자가 제조되었음을 알 수 있었다. 대전복합입자의 TGA 곡선으로부터 $300^{\circ}C$ 부근에서 polystrene shell에 의한 분해를 볼 수 있었고 $600^{\circ}C$ 이후에 잔류된 core의 $TiO_2$ 입자를 확인 할 수 있었다. 이 결과로부터 $TiO_2$ core-polystyrene shell형의 전자 종이용 대전복합입자의 제조를 확인 할 수 있었다. 또한 제조된 대전복합입자의 zeta potential을 보면, (+)전하를 띄며 64.8mV의 비교적 높은 zeta potential을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 $TiO_2$ 대전복합입자와 같은 방법으로 제조된 흑색 대전복합입자를 혼합하여 cell test를 측정한 결과, cell에 ${\pm}$10V의 저전압을 가했을 때에도 비교적 응답속도가 빠른 입자의 구동현상을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.31.1-31.1
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• 2011

현재 발광 소자, 태양전지, 디스플레이 등의 산업 분야에서는 저반사 나노 패턴, 광결정 패턴, 초소수성 나노 구조 등을 적용하여 소자의 효율을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만 이러한 기능성 패턴 제작을 위해서는 기능성 소재의 증착, 노광 공정, 식각 등의 복잡하고 고가인 공정이 필요하기 때문에 실제 적용이 어려운 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 나노 입자가 분산된 레진을 직접 임프린팅하는 저비용의 간단한 공정으로 나노 크기에서 마이크론 크기에 이르는 다양한 기능성 패턴을 제작하였다. 구체적으로, ZnO 나노 입자를 PMMA 레진에 분산하여 나노 입자 솔루션을 제작하였고 열경화 임프린트 공정을 통해서 Si 및 글래스 기판 위에 micron 및 sub-micron 급의 격자 패턴을 형성하였다. 이후 레진에 포함되는 ZnO 나노 입자 함량비에 따른 굴절률 및 투과도와 표면 거칠기에 따른 접촉각 측정을 통해서 기능성 패턴의 광학특성 및 표면특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.168-168
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• 2008

고체산화물 연료전지의 전해질로 사용되는 상용의 YSZ powder는 나노 크기의 입자로서 습식 후막 성형을 위한 분산공정에 많은 문제를 가지고 있다. 기존 tape casting을 이용한 후막 공정의 경우 수 micron 대역의 powder가 주로 사용되었고 MLCC 공정에서 sub micron 크기의 입자가 상용으로 적용되는 수준에 있다. 그러므로 아직 후막 공정이 확립되지 않은 YSZ의 경우 수십 nano 크기 powder의 분산과 casting에 관한 연구 결과 보고는 아직 미흡하다. 본 연구에서는 이러한 연구 필요성에 따라 수십 nano의 입자크기를 나타내는 YSZ 입자의 고농도 분산 조건을 위한 분산제와 용매 량에 대한 기본적인 실험 결과를 제시하고자 하였다. 그리고 이 결과에 기초하여 기존 tape casting 공정에서 사용되는 유기 binder system을 이용하여 후막의 casting 조건 및 sheet의 균일성 확보 조건을 확인 하고자 하였다.

• Polymer(Korea)
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• v.37 no.3
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• pp.342-346
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• 2013

In this study, it was attempted to disperse carbon nanotubes (CNTs) in a polymer matrix using a twin-screw extruder which was good for dispersing fillers of micron sizes but not suitable for dispersing nanometer-sized materials. Improved dispersion of CNTs could be achieved by the addition of inorganic fillers with different geometrical shapes. An increase in the matrix viscosity provided a high shear stress on aggregated CNTs, leading to a good dispersion of CNTs. The presence of the inorganic fillers was supposed to suppress the re-aggregation of CNTs in the regions where a lower shear stress was applied. As a result, the CNTs dispersion was well stabilized.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.393.1-393.1
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• 2014

유기물/무기물 나노복합체를 이용하여 제작한 유기비휘발성 메모리 소자는 간단한 공정과 플렉서블기기 응용 가능성 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 유기물/무기물 나노복합체를 사용하여 제작한 비휘발성 메모리 소자의 전기적 성질에 대한 연구는 많이 진행되었으나, Poly (N-vinylcarbazole) (PVK) 박막 내부에 분산된 친환경 CuInS2 (CIS) 나노입자를 이용하여 제작한 유기 쌍안정 소자의 메모리 특성에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 PVK박막층안에 분산된 CIS나노입자를 사용한 메모리 소자를 제작하여 전기적 특성에 대하여 연구하였다. 화학적으로 합성 된 CIS 나노입자를 톨루엔에 용해되어있는 PVK에 넣고 초음파 교반기를 사용하여 두 물질을 고르게 섞었다. 전극이 되는 indium-tin-oxide 가 성장된 유리 기판 위에CIS 나노입자와 PVK가 섞인 용액을 스핀코팅 한 후, 열을 가해 용매를 제거하여 CIS 나노입자가 PVK에 분산되어 있는 나노복합체 박막을 형성하였다. 형성된 나노복합체 박막 위에 상부 전극으로 Al을 열증착하여 비휘발성 메모리 소자를 제작하였다. 제작된 소자의 전류-전압 측정 결과는 메모리 특성을 나타내었으며, CIS 나노입자를 포함하지 않은 소자와의 비교를 통해 CIS나노입자가 비휘발성 메모리 소자에서 메모리 특성을 나타내게 하는 역할을 확인하였다. 전류-시간 측정 결과 소자의 ON/OFF 전류 비율이 시간에 따라 큰 변화 없이 1,000 회 이상 지속적으로 유지함을 관찰함으로써 소자의 전기적 기억 상태 안정성을 확인하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.5
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• pp.514-521
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• 2010

A new one-shot process was employed to fabricate proton exchange membranes (PEMs) over conventional solvent-casting process. Here, PEMs containing nano-dispersed silica nanoparticles were fabricated using one-shot process similar to the bulk-molding compounds (BMC). Different components such as reactive dispersant, urethane acrylate nonionmer (UAN), styrene, styrene sulfuric acid and silica nano particles were dissolved in a single solvent dimethyl sulfoxide (DMSO) followed by copolymerization within a mold in the presence of radical initiator. We have successfully studied the water-swelling and proton conductivity of obtained nanocomposite membranes which are strongly depended on the surface property of dispersed silica nano particles. In case of dispersion of hydrophilic silica nanoparticles, the nanocomposite membranes exhibited an increase in water-swelling and a decrease in methanol permeability with almost unchanged proton conductivity compared to neat polymeric membrane. The reverse observations were achieved for hydrophobic silica nanoparticles. Hence, hydrophilic and hydrophobic silica nanoparticles were effectively dispersed in hydrophilic and hydrophobic medium respectively. Hydrophobic silica nanoparticles dispersed in hydrophobic domains of PEMs largely suppressed swelling of hydrophilic domains by absorbing water without interrupting proton conduction occurred in hydrophilic membrane. Consequently, proton conductivity and water-swelling could be freely controlled by simply dispersing silica nanopartilces within the membrane.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.165-170
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• 2013

An external gelation method in place of an internal gelation method applied to the fabrication process of an intermediated compound of Uranium Oxy-Carbide (UCO) kernel spheres for Very High Temperature Reactor (VHTR) fuel preparation is under development in Korea. For the preliminary experiments of the UCO kernel sphere preparation using an external gelation method, the carbon black dispersion experiments were carried out using a simulated broth solution. From the selection experiments of various kinds of carbon black through dispersion experiments in a viscous metal salt solution, Cabot G carbon black was selected owing to its dispersion stability, and the homogeneous dispersing state of carbon black particles in our system. For the effective dispersion of nano-size aggregated carbon black particles in a high viscous liquid, the carbon black particles in a metal salt solution were first de-aggregated with ultrasonic force. The mixed solution was then dispersed secondly by the use of the extremely high-speed agitation with a mechanical mixer of 6000 rpm after feeding the Poly Vinyl Alcohol (PVA) in the solution. This results in the broth solution with good stability and homogeneity alongside no further changes in physical properties.