• 제목/요약/키워드: Bio-composite materials

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Facile Synthesis of Bio-Composite Films Obtained from Sugarcane Bagasse and Cardboard Waste

  • Satish Kumar Singh;Sweety Verma;Himanshu Gupta;Avneesh Kumar Gehlaut;Suantak Kamsonlian;Surya Narain Lal;Ankur Gaur;Sanjeev Maken
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권4호
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    • pp.584-590
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    • 2023
  • In this study, we focus on the recycling of cardboard waste and sugarcane bagasse (SCB) for the preparation of carboxymethyl cellulose (CMC) and its conversion into a biodegradable film. Sodium alginate (SA) was added to form a biodegradable composite film. SA was used to increase film permeability. Glycerol, which is a plasticizer, was used to increase the tensile strength (TS) and film expansion. To characterize the CMC, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy were used. The addition of olive oil to the CMC-SA matrix highlighted its antimicrobial property against Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus). A slight decrease in tensile strength was observed with the addition of olive oil (OO), which improved the functional properties of the control films as well as lowered moisture content and water solubility. But considering all other factors, the composite films obtained from sugarcane bagasse and cardboard waste incorporated with olive oil are suitable for applications in the field of food packaging.

팽이버섯 수확후배지를 이용한 곰팡이 균사체 기반 복합소재의 특성 (The characteristics of fungal-mycelium-based composite materials using spent mushroom substrates of Flammulina velutipes)

  • 안기홍;최두호;한재구;이강효
    • 한국버섯학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.185-189
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    • 2023
  • 야생버섯 및 재배버섯들 중에서 생장이 우수한 균주를 선발하기 위하여 PDA 배지 상에서 생육이 빠른 9 균주를 선발하였다. 톱밥배지에서 균주별 균사체의 생장을 알아보기 위하여 참나무 톱밥과 미강 80% : 20% (w/w) 비율로 혼합한 배지에서 선발된 치마버섯(No. 7), 상황버섯(No. 29), 아까시재목버섯(No. 39), 영지(No. 52) 균주를 접종하여 14일간 배양한 결과, 영지(No. 52) 균주의 균사체 생장이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 기질 건조 후 취급비율도 영지버섯 균사체를 배양한 배지에서 가장 우수하였다. 수확후배지(SM)와 참나무 톱밥(OS) 혼합비율 50% : 50% (w/w), 60% : 40% (w/w), 80% : 20% (w/w)로 배지를 제조하여 선발 균주인 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 결과, 균사체의 직경은 수확후배지(SM) : 참나무 톱밥(OS) = 60% : 40% (w/w) 혼합배지에서 균사체 생육과 취급비율이 우수한 것으로 나타났다. 영지(No. 52) 균주를 접종하여 배양한 균사체 소재 사각시편의 압축강도는 300.7 - 302.4 kgf로 스티로폼에 비하여 약 4배 정도 강도가 우수하였으나 탄력성은 없는 것으로 확인되었다. 위와 같은 결과는 버섯농가의 고민거리인 수확후배지를 활용한 균사체 복합소재 개발을 통하여 수확후배지의 새활용을 위한 높은 가능성을 확인하였으며, 향후 기초적인 자료로 활용도가 높으리라 기대된다.

고에너지밀링과 스파크플라즈마소결을 이용한 Ti-Nb-Mo-CPP 생체복합재료의 제조 및 특성 (Fabrication and Characteristics of Ti-Nb-Mo-CPP Composite Fabricated by High Energy Mechanical Milling and Spark Plasma Sintering)

  • 박상훈;우기도;김지영;김상미
    • 대한금속재료학회지
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    • 제50권6호
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    • pp.469-475
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    • 2012
  • A high-energy mechanical milling (HEMM) process was introduced to improve sinter-ability, and rapid sintering of spark plasma sintering (SPS) under pressure was used to make ultra fine grain (UFG) of Ti-Nb-Mo-CPP composites, which have bio-attractive elements, for increasing mechanical properties. Ti-Nb-Mo-CPP composites were successfully fabricated by SPS at $1000^{\circ}C$ within 5 minutes under 70 MPa using HEMMed powders. The Vickers hardness of the composites increased with increased milling time and addition of CPP contents. Biocompatibility and corrosion resistance of the Ti-Nb-Mo alloys were improved by addition of CPP, and the Ti-35%Nb-10%Mo-10%CPP alloy had better biocompatibility and corrosion resistance than the Ti-6Al-4V ELI alloy.

Pervaporation separation of ethanol via adsorbent-filled silicon rubber membranes

  • Ji, Ling-Yun;Shi, Bao-Li;Wang, Qing-Wen
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제5권4호
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    • pp.265-279
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    • 2014
  • Pervaporation is the most promising technique for the recovery of ethanol from the fermentation system. To date, extensive research has been conducted on the exploration of membrane materials with favorable properties. In this paper, we primarily review the performance of adsorbent-filled rubbery membranes. In addition, the fundamental mechanisms of ethanol and water molecules transportation through composite membranes are demonstrated, particularly from the perspective of cluster formation. Finally, future prospects are also analyzed to develop the guidelines for the future development of excellent membrane materials for ethanol concentration. This paper is not meant to be an exhaustive overview, rather a specialized summary that allows readers to select the information appropriated to their topics.

차세대 스트레처블 전극의 기술 개발동향 (Technical trend of stretchable electrodes)

  • 이상목;임지은;김한기
    • 진공이야기
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    • 제4권2호
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    • pp.15-23
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    • 2017
  • This article reviews technical trend in research of stretchable electrodes for wearable devices, bio-integrated devices, and stretchable electronics. Stretchable electronics is new emerging class of electronics following flexible electronics. One of the most difficult challenges in the development of stretchable electronic is to realize high performance stretchable electrodes with a low resistivity and high strain failure and stretchability against severe strain of the substrate. For this reason, there are many reports on the promising stretchable electrodes including CNT, graphene, Ag nanowire, and composite materials. We outline the recent research for stretchable substrate and stretchable electrode materials to realize highly stretchable electrodes.

친환경 바이오 혼합소재로서 화력발전소 유연탄 Bottom ash의 특성 연구 - 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 등을 중심으로 - (Characteristics of Bottom Ash Generated from Coal Fired Power Plants' Bottom Ash as an Eco-friendly Bio-composite Material - Focusing on Far Infrared Ray, Antibacteria, Antifungus, Deodorization, Aridity and Humidity -)

  • 이종규;여운호
    • 유기물자원화
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    • 제25권4호
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    • pp.51-60
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    • 2017
  • 화력발전소에서 발생하는 유연탄 Bottom ash(BA)는 고온에서 연소 되고 남은 재이다. 고온에서 구워진 재료이기 때문에 맥반석과 같은 기능이 있을 것으로 사료되어 연구를 시작하였다. 최근 일반 모르터보다 황토, 맥반석 등이 재료로 들어가서 원적외선, 항균, 항곰팡이, 탈취, 조습 기능이 있는 모르터의 수요가 늘어가는 추세이다. 유연탄 BA를 친환경 바이오 혼합소재로 활용하기 위한 친환경 바이오 BA 모르터를 일반 모르터와 각각의 기능성에 대해 비교 시험한 결과 원적외선 방사율이 약 $0.02{\times}10^2W/m^2$ 정도 높게 측정되었으며, 탈취 기능은 약 26% 이상 높게 측정되었다. 조습의 경우에도 친환경 바이오 BA 모르터가 일반 모르터보다 약 1.8배 우수한 효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 국토해양부에서 제정한 흡 방습 건축자재 "양호"기준보다 10% 이상 뛰어난 것으로 나타났다.

옥수수 전분을 충전제로 첨가한 생분해성 고분자 복합재료의 열적성질 (Thermal Properties of Corn-Starch Filled Biodegradable Polymer Bio-Composites)

  • 김희수;양한승;김현중;이영규;박희준
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제32권5호
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    • pp.29-38
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    • 2004
  • 본 연구에서는 생분해성 고분자인 polybutylene succinate-adipate (PBS-AD)에 옥수수 전분을 충전제로 첨가한 생분해성 복합재의 열적성질에 대해 고찰하였다. 열분석은 온도에 대한 함수로서 복합재 물질의 화학적 성질과 중량 감소율을 측정할 수 있는 분석적인 방법으로 사용되고 었다. 옥수수 전분의 열안정성은 순수한 생분해성 고분자인 PBS-AD보다 낮았다. 옥수수 전분의 함량이 증가할수록 생분해성 복합재의 열안정성과 열분해 온도는 감소하였고 회분의 함량은 증가하였다. 이것은 생분해성 복합재의 계면에서의 결합려이 옥수수 전분의 혼합비율이 증가할수록 감소하였기 때문이다. 옥수수 전분의 함량이 증가할수록 생분해성 복합재의 유리전이온도(Tg) 와 용융온도(Tm) 에는 큰 변화가 없었다. 옥수수 전분이 혼합된 생분해성 고분자 복합재의 저장 탄성율(E')과 손실 탄성율(E") 값은 PBS-AD보다 높았다. 이 결과는 옥수수 전분의 첨가로 인하여 생분해성 복합재의 강성이 증가하였기 때문이다. 고온에서 생분해성 고분자 복합재의 감소된 저장 탄성율 값은 온도가 증가할수록 고분자 사슬의 운동성이 증가하기 때문이다. 위의 결과들로부터, 옥수수 전분이 생분해성 고분자 복합재를 제조하는데 충전제로서 사용이 가능하다고 예상할 수 있었으며 옥수수 선분과 생분해성 고분자의 계면에서의 결합력을 향상시키기 위하여 결합제의 사용이 요구된다.

접촉조건을 고려한 대퇴골 치료용 복합재료 고정판의 생체 역학적 거동에 관한 유한요소해석 (Finite element analysis on bio-mechanical behavior of composite bone plate for healing femur fracture considering contact conditions)

  • 김석훈;장승환
    • Composites Research
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    • 제23권1호
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    • pp.1-7
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    • 2010
  • 본 논문에서는 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS 6.71을 이용하여 수술 직후 골절부 거동을 예측할 수 있는 해석을 수행하였다. 스테인리스 고정판과 적층순서를 달리한 복합재료 고정판을 대상으로 대퇴골의 골절치료에 대한 효과를 비교 분석 하였다. 실제 상태를 모사하기 위해 고정판과 골절뼈 및 골절부간 접촉조건을 부여하였으며, 스크류 체결과정과 하중부가 과정을 두 단계로 나누어 해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통하여 스테인리스 고정판과 복합재료 고정판이 체결된 경우에 대한 골절부 틈새의 변화 및 응력분포 등을 계산하고 그 차이를 비교하였다. 복합재료 고정판은 골절뼈와의 접촉에 의한 불필요한 응력 증가를 감소시키고 골절부위의 응력은 증가시켜 골절치료에 더 효과적인 것으로 나타났다.

인산염계 기능성 단량체가 첨가된 수종의 자가 접착 레진시멘트와 지르코니아 세라믹 사이 열순환 전후 전단결합강도 비교 (Evaluation of shear-bond strength between different self-adhesive resin cements with phosphate monomer and zirconia ceramic before and after thermocycling)

  • 이지훈;김민경;이정진;안승근;박주미;서재민
    • 대한치과보철학회지
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    • 제53권4호
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    • pp.318-324
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    • 2015
  • 목적: 본 연구에서는 서로 다른 인산염계 기능성 단량체가 첨가된 5종의 자가 접착 레진시멘트와 지르코니아 사이의 열순환 전후 전단결합강도를 비교 평가하고자 하였다. 재료 및 방법: Airborne particle abrasion ($50{\mu}m$ $Al_2O_3$)을 시행한 디스크 모양의 Y-TZP 지르코니아 블록을 총 100개 준비하였다. 그리고 composite resin cylinder ($Filtek^{TM}$ Z250, 3M ESPE, St. Paul, MN, USA) 100개를 준비하였다. 서로 다른 인산염계 기능성 단량체가 첨가된 5종의 이중 중합형 자가 접착 레진시멘트 즉, Permacem 2.0 (DMG, Hamburg, Germany), $Clearfil^{TM}$ SA Luting (Kuraray Medical, Tokyo, Japan), $Multilink^{(R)}$ Speed (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), $RelyX^{TM}$ U200 Automix (3M ESPE, Neuss, Germany), G-Cem $LinkAce^{TM}$ (GC Corporation, Tokyo, Japan)를 이용하여 지르코니아 블록과 composite resin cylinder를 접착하고 1군당 20개의 시편을 갖는 5개의 군을 만들었다. 시편을 $37^{\circ}C$ 의 증류수에 24시간 동안 보관한 후 각 군의 시편 절반(n=10)은 곧 바로 그리고 나머지 절반(n=10)은 5000회 열순환(5 - $55^{\circ}C$) 후에 전단결합강도를 측정하였다. 파절면은 FE-SEM을 이용하여 관찰하였다. 통계분석은 레진시멘트 종류 및 열순환 유무에 따른 전단결합강도의 비교를 위해 Two/One-way ANOVA를 시행하고 Tukey HSD post-hoc test를 이용하여 사후 검정하였으며, 열순환 전후의 비교를 위해 paired t-test를 이용하였다($\alpha$=.05). 결과: 열순환 전과 후 모두 $Multilink^{(R)}$ Speed 군은 나머지 4종류의 시멘트 군 보다 큰 전단결합강도를 나타내었다. G-Cem $LinkAce^{TM}$ 군은 열순환 전과 비교하여 열순환 후에 유의하게 낮은 전단결합강도를 나타내었지만, 다른 4종류 군은 열순환 전후 유의한 차이가 없었다. 결론: 인산염계 단량체를 포함한 대부분의 이중 중합형 자가 접착 레진시멘트는 지르코니아와 높은 전단결합강도를 보이고 열순환에 의해 유의한 영향을 받지 않아 지르코니아 보철물의 접착에 유용할 것이라고 사료된다.

친수성, 통기성 및 항균성이 향상된 고분자-세라믹 복합소재의 제조 및 물성 (Syntheses and Characterizations of Polymer-Ceramic Composites Having Increased Hydrophilicity, Air-Permeability, and Anti-Fungal Property)

  • 조형준;정동운
    • 대한화학회지
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    • 제54권1호
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    • pp.137-141
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    • 2010
  • 일반적으로 고분자 재질은 표면이 수분을 배척하는 소수성이며 또한 통기성이 좋지 못하다. 이러한 물성을 개질하기 위하여 고분자 플라스틱에 기능성 충전제로 친수성인 세라믹 입자와 항균입자를 혼합하여 친수성, 통기성 및 항균성이 향상 된 복합재료를 제조하였으며 표면 접촉각 측정, 공기투과시간 측정, 항균효과 관찰을 통해 물성을 확인하였다. 이러한 복합 재료는 건강관련 제품에 널리 이용될 수 있다.