• 제목/요약/키워드: 탄소나노재료

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그래핀/탄소나노섬유 코팅된 3D 프린팅 고분자 구조를 이용한 신축성 스트레인 센서 (Stretchable Strain Sensors Using 3D Printed Polymer Structures Coated with Graphene/Carbon Nanofiber Hybrids)

  • 나승찬;이현종;임태경;윤정민;석지원
    • Composites Research
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    • 제35권4호
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    • pp.283-287
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    • 2022
  • 신축성 스트레인 센서는 웨어러블 기기나 건강 모니터링과 같은 미래 응용 분야에 적용하기 위하여 개발되고 있는데, 센서의 신뢰성을 높이기 위해 안정성과 반복성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3D 프린팅을 통해 키리가미 패턴이 있는 고분자 구조를 제작하여 센서의 신축성과 히스테리시스를 개선하였다. 견고한 전도성 네트워크를 구현하기 위하여 그래핀과 탄소나노섬유를 혼합한 하이브리드 소재를 고분자 구조에 코팅하였다. 제작한 신축성 스트레인 센서는 32%의 스트레인에 대해 게이지팩터가 36을 보였으며, 1%부터 30%까지의 다양한 스트레인에 대해서 안정적인 저항 변화 응답을 나타냈다.

탄소나노튜브가 첨가된 유황전극을 사용한 리튬/유황 전지의 사이클링에 의한 표면형상변화 (Surface Morphology Changes of Lithium/Sulfur Battery using Multi-walled carbon nanotube added Sulfur Electrode during Cyclings)

  • 박진우;유지현;김기원;류호석;안주현;진창수;신경희;김영철;안효준
    • 대한금속재료학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.174-179
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    • 2011
  • We investigated the surface morphology changes of a lithium/sulfur battery using multi-walled canbon nanotube added sulfur electrode during charge-discharge cycling. The Li/S cell showed the first discharge capacity of 1286 mAh/g-S, which utilized is 71% of the theoretical value. It decreased to 328 mAh/g-S at the 100th cycle, which corresponds to about 19% utilization of the total sulfur in the cathode. The spherical lumps of the reaction product were observed on the surface of the sulfur electrode. This material was verified as lithium sulfide by X-ray diffraction measurement. The pores in the separator were filled with reaction product. Thus the diffusion of the $Li^+$ ion decreased, which resulted in the decreased capacity of the Li/S cell.

자기력이 철 분말 및 탄소나노튜브 강화 자기유동 고무 복합재료의 유동 및 압축 특성에 미치는 영향 (Effect of Magnetic Force on Rheological and Compressive Properties of Magneto-Rheological Rubber Composites with Iron Particle and Carbon Nanotubes)

  • 류상렬;이동주
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권2호
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    • pp.153-160
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    • 2013
  • 고무 혼합물의 가류특성 및 전자석 장치를 이용하여 범용고무를 기지로 하는 이방성 자기유동 고무 복합재료(MRRC)의 제조가 가능하였다. 철 입자(IP) 함유량의 증가에 따라 MRRC의 자기 투과율은 증가하였으며, 불규칙 배향에 비해 2 tesla로 배향시킨 경우가 1.8~2배 높게 나타났다. 2 tesla로 배향한 CNT만 강화한 MRRC의 자기 투과율은 3.7%로 자기장의 영향이 뚜렷이 확인되었다. IP 90 + CNT 5 & 2 tesla 배향의 MRRC는 압축시험 시 0.49 tesla의 자기장 하에서 압축응력이 기지에 비해 2.1배 증가하였다. IP 함유량 증가에 따라 자기유동(MR) 효과는 증가하였으며, IP 90 & 2 tesla 배향의 경우 20.4%의 MR 효과를 보였다. 시험편 제조 시 및 압축시험 시 부여한 자기력 세기가 MRRC의 압축특성에 미치는 영향이 크다고 판단된다.

2차원 결정성 탄소 소재의 최근 이차전지 소재 개발 동향: 그래핀(graphene)과 그라파인(graphyne)의 이차전지 개발 최근 동향 (Progress in Recent Research of 2D and Crystalline Carbon Materials in Secondary-ion Battery Application)

  • 이혁진;봉성율
    • 전기화학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.162-173
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    • 2022
  • 우리의 삶에 있어 새로운 물질의 개발/발견은 전 세계의 환경 및 에너지 문제를 해결하는 데 필수적인 열쇠이다. 이러한 관점에서 결정성 탄소계 2차원 재료는 벌집 또는 sp/sp2 하이브리드 구조의 탄소 소재의 전기 전도도, 화학적 안정성, 표면 공학 등 다양한 관점에서 오랜 시간 동안 연구되어 왔다. 특히, 그래핀을 포함한 새로운 2차원 탄소 소재 개발은 신재생 에너지 분야에서 수십 년 동안 지속적으로 개발되고 있다. 구체, 입방체 등의 다양한 구조 형태의 금속나노입자와 함께 복합화하여 시너지 효과를 낼 수 있는 탄소동소체가 연구되고 있으며, 이를 통하여 신재생 에너지 분야의 디바이스 성능이 획기적으로 향상되고 있다. 본 총설에서는 2D 탄소동소체 재료, 그래핀 및 그라파인의 연구 방향과 재생 에너지 분야의 성능을 향상시키기 위한 응용 방법을 소개하고자 한다.

무전해 니켈도금된 탄소섬유강화 에폭시기지 복합재료의 전자파 차폐특성 (Electromagnetic Interference Shielding Behaviors of Electroless Nickel-loaded Carbon Fibers-reinforced Epoxy Matrix Composites)

  • 홍명선;배경민;이해성;박수진;안계혁;강신재;김병주
    • 공업화학
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    • 제22권6호
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    • pp.672-678
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    • 2011
  • 연구에서는 니켈 함량에 탄소섬유강화 에폭시 기지 복합재료의 전자파 차폐효과에 대해 고찰을 위해 탄소섬유표면에 시간의 변수에 따른 무전해 도금을 실시하였다. 탄소섬유 표면의 특성은 주사전자현미경과 X-선광전자분광법으로 측정하였고 전기적 특성은 4단자법으로 분석을 진행하였다. 복합재료의 전자파 차폐효과는 흡수와 반사 두 가지 방법으로 분석을 진행하였다. 실험 결과로부터 전자파 차폐효과는 탄소섬유 표면에 코팅된 니켈 함량이 증가됨에 따라 순차적으로 증가되는 것이 확인되었으나, 고주파 영역에서는 과량의 니켈 도금이 더 이상의 전자파 차폐효율을 증가시키지 않는 것이 확인되었다. 결론적으로 니켈 함량이 탄소섬유 복합재료의 전자파 차폐효과를 결정하는 요소가 될 수 있다고 판단되나, 특정 주파수마다 최적화된 금속도입 함량에 대한 변수가 있을 수 있다고 판단된다.

분자수준 혼합공정을 이용한 탄소나노튜브/Cu 나노복합재료의 제조 및 특성평가 (Fabrication and Characterization of Carbon Nanotube/Cu Nanocomposites by Molecular Level Mixing Process)

  • 김경태;차승일;홍순형
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2005년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.261-264
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    • 2005
  • Since the first discovery of carbon nanotube (CNT) in 1991, a window to new technological areas has been opened. One of the emerging applications of CNTs is the reinforcement of composite materials to overcome the performance limits of conventional materials. However, because of the difficulties in distributing CNTs homogeneously in metal or ceramic matrix by means of traditional composite processes, it has been doubted whether CNTs can really reinforce metals or ceramics. In this study, CNT reinforced Cu matrix nanocomposite is fabricated by a novel fabrication process named molecular level mixing process. This process produces CNT/Cu composite powders whereby the CNTs are homogeneously implanted within Cu powders. The CNT/Cu nanocomposite, consolidated by spark plasma sintering of CNT/Cu composite powders, shows to be 3 times higher strength and 2 times higher Young’s modulus than Cu matrix. This extra-ordinary strengthening effect of carbon nanotubes in metal is higher than that of any other reinforcement ever used for metal matrix composites.

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탄소나노튜브를 첨가한 나노 복합재료의 화학적 특성 변화 연구 (Chemical Properties Changes of Nanocomposites due to Addition of Carbon nanotubes)

  • 양종석;이경용;신동훈;;박대희
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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    • pp.156-157
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    • 2006
  • To improve mean-life and reliability of power cable in this study, we have investigated chemical properties showing by changing the content of Carbon nanotube(CNT) that is semiconductive additives for underground power transmission. Specimens were made of sheet form with the three of existing resins and the five of specimens for measurement. Chemical properties of specimens was measured by FT-ATR (Fourier Transform Attenuated Total Reflectance). The condition of specimens was a solid sheet. We could observe functional group (C=O, carbonyl group) of specimens through FT-ATR. From these experimental result, the concentration of functional group (C=O) was high according to increasing the content of Carbon nanotube. We could know CNT/EEA was excellent more than other specimens from above experimental results.

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전기저항 측정 방법을 이용한 표면 처리된 탄소 나노튜브와 나노 섬유 강화된 에폭시 복합재료의 비파괴적 감지능 평가 (Nondestructive Sensing Evaluation of Thermal Treated Carbon Nanotube and Nanofiber/Epoxy Composites Using Electrical Resistance Measurement)

  • 정진규;박종만;김대식;김태욱
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2004년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.15-18
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    • 2004
  • Nondestructive damage sensing and mechanical properties for thermal treated carbon nanotube(CNT) and nanofiber(CNF)/epoxy composites were investigated using electro-micromechanical technique. Carbon black (CB) was used only for the comparison. Electro-micromechanical techniques were applied to obtain the fiber damage and stress transferring effect of carbon nanocomposites with their contents. Thermal treatment and temperature affected on apparent modulus and electrical properties on nanocomposites due to enhanced inherent properties of each CNMs. Coefficient of variation (COV) of volumetric electrical resistance can be used to obtain the dispersion degree indirectly for various CNMs. Dispersion and surface modification are very important parameters to obtain improved mechanical and electrical properties of CNMs for multifunctional applications. Further optimized functionalization and dispersion conditions will be investigated for the following work continuously.

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탄소나노튜브 강화 나노복합재료의 연구현황 (Research Status on the Carbon Nanotube Reinforced Nanocomposite)

  • 차승일;김경태;이경호;모찬빈;홍순형
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.25-28
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    • 2003
  • Carbon nanotubes(CNTs), since their first discovery, have been considered as new promising materials in various fields of applications including field emission displays, memory devices, electrodes, NEMS constituents, hydrogen storages and reinforcements in composites due to their extra-ordinary properties. The carbon nanotube reinforced nanocomposites have attracted attention owing to their outstanding mechanical and electrical properties and are expected to overcome the limit of conventional materials. Various application areas are possible for carbon nanotube reinforced nanocomposites through the functionalization of carbon nanotubes. Carbon nanotube reinforced polymer matrix nanocomposites have been fabricated by liquid phase process including surface functionalization and dispersion of CNTs within organic solvent. In case of carbon nanotube reinforced polymer matrix nanocomposites, the mechanical strength and electrical conducting can be improved by more than an order of magnitude. The carbon nanotube reinforced polymer matrix nanocomposites can be applied to high strength polymers, conductive polymers, optical limiters and EMI materials. In spite of successful development of carbon nanotube reinforced polymer matrix nanocomposites, the researches on carbon nanotube reinforced inorganic matrix nanocomposites show limitations due to a difficulty in homogeneous distribution of carbon nanotubes within inorganic matrix. Therefore, the enhancement of carbon nanotube reinforced inorganic nanocomposites is under investigation to maximize the excellent properties of carbon nanotubes. To overcome the current limitations, novel processes, including intensive milling process, sol-gel process, in-situ process and spark plasma sintering of nanocomposite powders are being investigated. In this presentation, current research status on carbon nanotube reinforced nanocomposites with various matrices are reviewed.

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전기저항 측정과 음향방출을 이용한 표면 처리된 탄소 나노튜브와 나노 섬유 강화 에폭시 복합재료의 비파괴적 손상 감지능 (Nondestructive Damage Sensitivity for Functionalized Carbon Nanotube and Nanofiber/Epoxy Composites Using Electrical Resistance Measurement and Acoustic Emission)

  • Kim, Dae-Sik;Park, Joung-Man;Kim, Tae-Wook
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2003년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.42-45
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    • 2003
  • Nondestructive damage sensing and mechanical properties for acid-treated carbon nanotube (CNT) and nanofiber (CNF)/epoxy composites were investigated using electro-micromechanical technique and acoustic emission (AE). Carbon black (CB) was used to compare to CNT and CNF. The results were compared to the untreated case. The fracture of carbon fiber was detected by nondestructive acoustic emission (AE) relating to electrical resistivity under double-matrix composites test. Sensing for fiber tension was performed by electro-pullout test under uniform cyclic strain. The sensitivity for fiber damage such as fiber fracture and fiber tension was the highest for CNT/epoxy composites. Reinforcing effect of CNT obtained from apparent modulus measurement was the highest in the same content. For surface treatment case, the damage sensitivity and reinforcing effect were higher than those of the untreated case. The results obtained from sensing fiber damage were correlated with the morphological observation of nano-scale structure using FE-SEM. The information on fiber damage and matrix deformation and reinforcing effect of carbon nanocomposites could be obtained from electrical resistivity measurement as a new concept of nondestructive evaluation.

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