The exterior structures of natural organisms have continuously evolved by controlling wettability, such as the Namib Desert beetle, whose back has hydrophilic/hydrophobic contrast for water harvesting by mist condensation in dry desert environments, and some plant leaves that have hierarchical micro/nanostructures to collect or repel liquid water. In this work, we have provided a method for wettability contrast on metals by both nano-flake or needle patterns and tuning of the surface energy. Metals including steel alloys and aluminum were provided with hierarchical micro/nanostructures of metaloxides induced by fluorination and a subsequent catalytic reaction of fluorine ions on metal surfaces in water with various ranges from room to boiling temperature of water. Then, a hydrophobic material was deposited on the structured surfaces, rendering superhydrophobicity. Plasma oxidization induces the formation of superhydrophilic surfaces on selective regions surrounded by superhydrophobic surfaces. We show that wettability contrast surfaces align liquid water within patterned hydrophilic regions during the condensation process. Furthermore, this method could have a greater potential to align other liquids or living cells.
The combustion process was applied to synthesize the LiAlO2 powder with high specific surface area and pure crystalline ${\gamma}$-phase. For the combustion synthesis of LiAlO2 which is a binary-component oxide in-cluding lithium and aluminum ions the mixture of citric acid and urea with stoichiometric composition was selected as a promising fuel. The highest combustion temperature was measured in the reaction using the mixed fuel with a stoichiometric composition. The synthesized powder was very fine and its specific surface area was more than 15 m2/g.
Aluminum thin plate coated with epoxy resin containing about 20wt% brass powder, was applied to fins of heat exchanger. We carried out a series of detailed examinations to evaluate the anti-bacterial performance of the plate and heat exchanger (fan coil unit). In the presence of water or moisture, copper ions which have an anti-bacterial ability eluted from brass powder and showed sufficient effects on many kinds of bacteria. We also evaluated the anti-bacterial performance quantitatively by use of the index API (Anti-bacterial Performance Index) which has already been proposed by authors.
We design Ge-Al multilayer assemblies as anode materials for Li-ion batteries, in which Ge and Al thin films are alternately deposited by a radio sputtering method. By sandwiching Ge layers between Al layer, the cyclability, rate capability, and capacity of Ge are improved significantly. The success of the Ge-Al multilayer is attributed to the Al films. To maintain the integrity of electrical contact, Al acts as an elastic layer, which can expand or shrink with the Ge film upon lithiation or delithiation. In addition, the presence of the Al film on the surface can prevent direct contact of Ge and electrolyte, thereby reducing the growth of a SEI layer. Importantly, with high electrical and ionic conductivities, the Al film provides efficient electrical and ionic routes for electrons and Li-ions to access the Ge film, promoting a high specific capacity and high rate capability for Ge.
생석회-규사-수계 및 시멘트 슬러지-규사-수계에서 1.13nm tobermorite를 수열합성하였다. 생석회-규사-수계의 경우 반응온도 $180^{\circ}C$, $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4, 0.8에서 공히 양질의 tobermorite($5CaO{\cdot}6SiO_2{\cdot}5H_2O:C_5S_6H_5$)가 형성되었으나 $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4일 때는 반응시간 6시간에서, 0.8일 때는 4시간에서 결정전이 현상이 관찰되었다. 그러나 시멘트 슬러지를 생석회 대신 전량 사용한 시멘트 슬러지-규사-수계는 동일한 몰비에서 반응시간 10시간 이내에 결정전이 현상이 나타나지 않았는데 이는 시멘트 슬러지로부터 용출되어 나온 알루미늄 이온의 지연작용으로 판단되며 생석회-규사-수+알루미늄계에서 확인되었다. 알루미늄 분말의 첨가량이 0.8에서 3.0%로 증가함에 따라 결정은 보다 넓고 평평하게 형성되었다. 또한 동일한 반응시간 내에서 재결정화 현상이 관찰되지 않았다.
최근 주요 수질오염 물질로 대두되고 있는 질산성 질소의 제거를 목적으로 영가 철 나노입자에 의한 질산성 질소의 환원반응성을 평가하였다. 영가 철 나노입자의 제조방법에 따른 반응성 차이를 규명하기 위해 유기용매 상에 계면활성제를 첨가하여 나노미터 크기 수준의 수용액 분산상에서 입자를 합성하는 마이크로에멀젼 방법과, 수용액 상의 철 이온을 환원시켜 입자를 합성하는 두 가지 방법으로 영가 철 나노입자를 합성하였다. 또한 전기영동법으로 알루미늄에 침적시킨 영가 철 나노입자에 의한 질산성 질소 제거속도를 측정하고, 고정화되지 않은 나노 철 입자에 의한 반응속도와 비교하였다. 환원반응을 질산성 질소에 대한 1차 반응으로 가정하여 수용액 방법 및 마이크로에멀전 방법으로 제조된 영가 철 나노입자의 반응성을 평가한 결과, 반응속도상수는 각각 $1.40{\times}10^{-2}min^{-1}$ 와 $3.49{\times}10^{-2}min^{-1}$ 로서 비표면적에 비례하여 증가하였다. 알루미늄에 침적된 나노입자는 현탁된 나노입자의 반응과 비교하여 약 30% 감소된 반응속도를 보였으나, 과량의 질산성 질소가 존재하는 경우 나노 철의 단위 질량당 질산성 질소의 제거효율 면에서 더 우수한 특성을 보였다. 나노철 입자의 현탁액은 반응시간 30분 이내에 반응속도가 감소하는 경향을 보였으나, 알루미늄에 침적된 나노철 입자는 3시간 이상 활성을 유지하였으며, 최종 생성물로 기체 질소를 발생시키는 것을 확인하였다.
적니는 보오크사이트로부터 수산화알루미늄/알루미나를 제조하는 공정에서 발생되는 부산물이다. 본 연구에서는 적니를 여러 가지 조건으로 산처리하여 적니에 포함되어 있는 알루미늄과 철을 산으로 침출시켜 무기응집제를 제조하였다. 적니와 산의 비율이 1/10(g/mL)인 경우 5M $H_2SO_4$와 $85^{\circ}C$에서 반응할 때, 9M HCl과 $25^{\circ}C$에서 반응할 때 알루미늄과 철의 최적 침출효율을 얻을 수 있었다. 또한 수용액에서 중금속이온($Pb^{2+}$, $Cd^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Cr^{3+}$), 탁도, 인산염인($PO_4{^{3-}}-P$) 제거실험을 여러 가지 실험조건으로 수행하였다. 실험결과, 본 연구에서 개발된 응집제는 수용액에서 중금속이온, 탁도와 인산염인에 대해 우수한 제거능력을 보이는 것으로 확인되었다.
Poly-Monochloro-Para-Xylylene (Parylene-C)과 알루미늄 박막과의 접착력을 향상시키기 위하여 Duoplasmatron 이온원을 이용하여 발생시킨 아르곤 이온과 산소 이온을 Parylene-C 표면에 각각 조사하였다. 이온조사 시 이온에너지는 1 kV로 고정하였고 이온조사량은 $5{\times}10^{14}$에서 $1{\times}10^{17}/cm^2$까지 변화시켰다. 아르곤 이온과 산소 이온을 조사한 Parylene-C 박막의 물과의 접촉각은 초기 $78^{\circ}$에서 각각 $17^{\circ}$와 $9^{\circ}$까지 감소하였다. X선 광전자 스펙트럼을 이용하여 Parylene-C 표면에 이온빔 조사에 의하여 친수성 그룹이 형성되었음을 알 수 있었으며, 이 친수성 그룹들은 C-O 결합, C=O 결합 그리고 (C=O)-O 결합에 의한 것임을 알 수 있었다. Al 박막과 ${O_2}^+$ 이온에 의해 표면 개질된 Parylene-C 박막과의 접착력을 평가하기 위하여 cross cut tape test를 실시한 결과 접착력은 이온조사량이 증가할수록 향상됨을 알 수 있었다.
As packing density in integrated circuits increases, multilevel metallization process has been widely used. But hillock formed in the bottom layers of aluminum are well known to make interlayer short in multilevel metallization. In this study, the effects of ion implantation to the metal film and deposition temperature on the hillock formation were investigated. The Al-1%Si thin film of $1{\mu}m$ thickness was DC sputtered with substrate ($SiO_2/Si$) temperature of $20^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, and $400^{\circ}C$, respectively. Ar ions ($1{\times}10^{15}cm^{-2}$: 150 keV) and B ions ($1{\times}10^{15}cm^{-2}$, 30 keV, 150 keV) were implanted to the Al-Si thin film. The deposited films were evaluated by SEM, surface profiler and resistance measuring system. As a results, Ar implanting to Al-Si film is very effective to reduce hillock size in the metal deposition temperature below than $200^{\circ}C$, and B implanting to an Al-Si film is effective to reduce hillock density in the high temperature deposition conditions around $400^{\circ}C$. Line width less than $3{\mu}m$ was free of hillock after alloying.
The manganese-, nickel-, and aluminum-doped cobalt ferrite powders, $Mn_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$, $Ni_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$, and $Al_{0.2}CoFe_{1.8}O_4$, are fabricated by the sol-gel method, and the crystallographic and magnetic properties of the powders are studied in comparison with those of $CoFe_2O_4$. All the ferrite powders are nano-sized and have a single spinel structure with the lattice constant increasing in $Mn_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$ but decreasing in $Ni_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$ and $Al_{0.2}CoFe_{1.8}O_4$. All the $M{\ddot{o}}ssbauer$ spectra are fitted as a superposition of two Zeeman sextets due to the tetrahedral and octahedral sites of the $Fe^{3+}$ ions. The values of the magnetic hyperfine fields of $Ni_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$ are somewhat increased in the A and B sites, while those of $Mn_{0.2}Co_{0.8}Fe_2O_4$ and $Al_{0.2}CoFe_{1.8}O_4$ are decreased. The variation of $M{\ddot{o}}ssbauer$ parameters is explained using the cation distribution equation, superexchange interaction and particle size. The hysteresis curves of the ferrite powders reveal a typical soft ferrite pattern. The variation in the values of saturation magnetization and coercivity are explained in terms of the site distributions, particle sizes and the spin magnetic moments of the doped ions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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