• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.5
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• pp.377-384
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• 2010

Many routes have been developed for the synthesis of signle-walled carbon nanotubes (SWCNTs). We spun fibers of SWCNTs directly from vertical furnace using a liquid source of carbon and an iron-contained molecule. The solution was prepared by ethanol as a carbon source, in which ferrocene as a catalyst, thiophene were dissolved. It was then injected from the top of the furnace into hot zone with hydrogen as a carrier gas. We successfully synthesized high-quality SWCNTs by adjusting the various experimental conditions, such as concentration of ferrocene, solution injection rate, concentration of thiophene, and hydrogen flow rate. Measurement of Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy were carried out to find the optimized conditions. The synthesized SWCNTs (1.16~1.64 nm) appeared a bundle structure and well-aligned parallel to the direction of furnace. These results also provide an simple way for high-quality SWCNTs mass production and fabricating direct spining SWCNTs fiber. It will allow one-step production of SWCNTs fiber with potentially excellent properties and wide-range applications.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.114-114
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• 2018

탄소 재료는 뛰어난 물성에서 다양한 재료로의 응용이 기대되고 있다. 특히, 이종 원소 함유 카본 재료는 전기적 특성과 촉매성의 발현 등 새로운 기능을 카본 재료에 부여할 수 있어서 연료 전지, 에너지 저장, 태양 전지 등에의 응용이 기대되고 있다. 최근, 용액 중의 저온 플라즈마인 솔루션 플라즈마(solution plasma process)를 이용하여 벤젠 용액 등에서 탄소 재료 합성에 성공하였다. 그러나 기존의 연구에서는 솔루션 플라즈마 프로세스를 이용하여 합성한 이종원소 카본은 전도성이 낮아 이종원소의 함유량을 낮추는 고온의 열처리가 필요했다. 따라서 본 연구에서는 우수한 물리적 전기적 특성을 갖는 그래핀(graphene)과 같은 이종 원소 카본 나노시트(heteroatom carbon nanosheets)의 합성 및 메커니즘(mechanism)에 대해 검토하였다. 다양한 이종원소를 포함한 유기용매 안에 바이폴라 펄스 전원에 의한 전압을 두 텅스텐 전극 간에 인가하고, 솔루션 플라즈마를 생성하여 이종원소 카본 재료를 합성했다. 플라즈마 생성은 텅스텐 봉을 전극으로 사용하고 전압을 2.0 kV, 펄스 주파수를 200 kHz, 펄스 폭을 $1.0{\mu}s$, 전극 간 거리를 1.5 mm에서 일정하게 유지하며 200 mL 유기용매 중에서 방전시키는 것으로 재료를 합성했다. 플라즈마 방전 후, 필터을 이용하여 흡인 여과한 뒤 $200^{\circ}C$에서 1 시간 동안 건조 시켰다. 건조 후의 이종원소 카본의 물리적 특성을 원소 분석, X선 회절 법(XRD), 저항률 측정, 투과형 전자 현미경(TEM) 및 라만 분광법, 전자 현미경(SEM), X-선광전자분광기(XPS)등을 이용하여 카본의 형상 및 특성을 분석하였다. 그 결과 다양한 이종원소를 포함한 유기용매 중 2-pyrrolidone을 사용했을 때, 이종 원소 카본 나노시트를 합성하는데 성공하였다. 또한, 이 연구방법을 통해서 솔루션 플라즈마 프로세스를 통한 카본 나노시트 합성의 메커니즘을 규명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.1
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• pp.115-120
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• 2017

In recent, it is worldwide issued that nanoscale science and technology as a solution have supported to increase the sensing performance in carbon nanotube based biosensor system. Containing material chemistry in various nanostructures has formed their high potentials for stabilizing and activating biocatalyst as a bioreceptor for medical, food contaminants, and environmental detections using electrode modification technologies. Especially, the large surface area provides the attachment of biocatalysts increasing the biocatalyst loading. Therefore, nano-scale engineering of the biocatalysts have been suggested to be the next stage advancement of biosensors. Here, we would like to study the electrical mechanism depending on the exposure methods (soaking or dropping) to the sample solution to the assembled carbon nanotubes (CNTs) on the gold electrodes of biosensor for a simple and highly sensitive detection. We performed various experiments using polar and non-polar solutions as sampling tests and identified electrical response of assembled CNTs in those solutions.

• 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.

• Composites Research
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• v.29 no.4
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• pp.161-166
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• 2016

Carbon nanotube buckypaper (CNTs-BP)/thermoplastic polyurethane (PU) elastomer composites were successfully fabricated. The CNTs-BP/PU nanocomposites exhibited simultaneous improvements in both tensile modulus and strength by 1360 and 430%, respectively, as compared to pure PU. Possible reinforcing mechanisms were evidenced by SEM analyses and tensile tests. The CNTs-BP/PU nanocomposites can be potentially used as an inter-reinforcing agent in ultra-lightweight, high-strength aircraft, carbon-fiber-reinforced plastics, etc.

• Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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• 2022.04a
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• pp.95-96
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• 2022

Carbon nanotubes has a positive effect on the mechanical properties, functionality, and durability of cement-based materials. In this study, carbon nanotube solutions mixed with two different types of superplasticizers were dispersed by high-pressure homogenizer, and used for preparation of cement paste. The 7and 28day compressive strength were evaluated.

• Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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• 2021.11a
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• pp.174-175
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• 2021

Currently, the construction structures become larger and more high-performance in modern society, demands for ultra-high strength and light weight construction materials are increasing rapidly. Therefore, this study aims to confirm the applicability of nanomixed cement supplemented with physical and mechanical properties using nanomaterials.Changes in compressive strength and properties were analyzed according to the ratio of cement paste and dispersant (PCE) made by ultrasonication of carbon nanotubes (CNT)

• Polymer(Korea)
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• v.38 no.5
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• pp.573-579
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• 2014

The effect of synthesis conditions such as carbon nanotube (CNT), 2,2,2-trifluoroethylmethacrylate (3FMA), and composition of organic-inorganic material in ozone resistance and surface characteristics of ultraviolet cured organic-inorganic hybrid coating film has been investigated. Coating solution was prepared using tetraethoxysilane (TEOS), silane coupling agent methacryloyloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), 3FMA, various organic materials with acrylate group, and CNT, then bar-coated on substrates using applicator, and densified by UV-curing. It was found that ozone resistance and adhesion of the coating film were strongly dependent upon contents of TEOS, 3FMA, and CNT. Especially, ozone resistance, adhesion, and surface hardness of coating film with CNT were improved, relatively. Ozone resistance of coating film with a high TEOS content was increased, but adhesion was decreased. In addition, it was also found that ozone resistance of coating film was increased with contents of 3FMA. On the other hand, surface hardness was decreased with increase of 3FMA.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.4
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• pp.370-374
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• 2013

The effects of zinc chloride addition on pore development of porous carbon nanofibers prepared by polyacrylonitrile (PAN)/ N,N'-dimethylformamide (DMF) (10 wt%) electrospinning were investigated. The change of morphological and structural modification by zinc chloride activation was investigated by a scanning electron microscopy (SEM) analysis. $N_2$ adsorption isotherm characteristics at 77 K were confirmed by Brunauer-Emmett-Teller (BET) and Horvath-Kawazoe (H-K) equations, and the curves showed the Type I mode in the International Union of Pore and Applied Chemistry (IUPAC) classification, indicating that lots of micropores exist in the sample. In addition, specific surface areas and total pore volumes of porous carbons prepared by the zinc chloride activation were determined as 600~980 $m^2/g$ and 0.24~0.40 $cm^3/g$, respectively. As experimental results, many holes or demolished structures were found on the fiber surfaces after the zinc chloride activation as confirmed by a SEM analysis. It was also observed that various pore sizes were found to be depended on the adding content of zinc chloride in PAN/DMF solution in this system.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.49.1-49.1
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• 2018

신축성 디바이스는 다양한 디자인을 적용할 수 있고 형태에 대한 제약을 최소화 할 수 있어 수요가 점점 증가하고 있다. 신축성 디바이스의 핵심인 신축 전극에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 물결무늬나 코일 형태의 금속 전극, 탄소 소재를 사용한 전극, 하이드로젤 전극 등이 연구되었다. 하지만 이러한 방법들은 공정과정이 복잡하거나, 변형시 전기적 저항 변화가 크다. 또한 단일 소재를 활용한 신축성 전극은 물질적인 한계로 인하여 신축성을 향상시키는 데 한계가 있다. 신축 전극에 많이 사용되는 은 나노와이어는 용액에 분산되어 있어 공정이 쉽고, 좋은 전기적 특성을 가지는 소재이다. 은 나노와이어는 네트워크 형태로 얽혀있어 신축성 있는 배선의 재료로써 좋은 역할을 할 것으로 기대하지만, 은 나노 와이어만 사용하여 제작한 배선은 늘렸을 때 나노와이어들 간의 접촉 불량으로 저항이 증가한다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 배선을 형성하고 있는 금속 나노소재 간 전기적 접촉을 향상시키기 위해 은 나노와이어와 은 나노입자를 섞어 하이브리드 잉크를 제작하여 전극을 형성했다. 하이브리드 잉크로 제작한 전극을 신축성 있는 고분자에 함입하여 신축률에 따른 저항을 평가했다. $175^{\circ}C$에서 열처리한 전극을 5% 늘렸을 때, 단일 소재인 은 나노와이어나 은 나노입자만을 사용한 경우는 전극이 끊어지거나 저항이 175%나 증가했지만, 하이브리드 잉크를 사용했을 때는 16.5% 증가했다.