• Steel and Composite Structures
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• 제25권3호
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• pp.347-360
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• 2017

The goal of this study is to fill this apparent gap in the area about vibration analysis of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) curved panels by providing 3-D vibration analysis results for functionally graded multiwalled carbon nanotubes (FG-MWCNTs) sandwich structure with power-law distribution of nanotube. The effective material properties of the FG-MWCNT structures are estimated using a modified Halpin-Tsai equation. Modified Halpin-Tsai equation was used to evaluate the Young's modulus of MWCNT/epoxy composite samples by the incorporation of an orientation as well as an exponential shape factor in the equation. The exponential shape factor modifies the Halpin-Tsai equation from expressing a straight line to a nonlinear one in the MWCNTs wt% range considered. Also, the mass density and Poisson's ratio of the MWCNT/phenolic composite are considered based on the rule of mixtures. Parametric studies are carried out to highlight the influence of MWCNT volume fraction in the thickness, different types of CNT distribution, boundary conditions and geometrical parameters on vibrational behavior of FG-MWCNT thick curved panels. Because of using two-dimensional generalized differential quadrature method, the present approach makes possible vibration analysis of cylindrical panels with two opposite axial edges simply supported and arbitrary boundary conditions including Free, Simply supported and Clamped at the curved edges. For an overall comprehension on 3-D vibration analysis of sandwich panel, some mode shape contour plots are reported in this research work.

• Interaction and multiscale mechanics
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• 제1권4호
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• pp.397-409
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• 2008

The interfacial thermal resistance of pristine and defective carbon nanotubes (CNTs) embedded in low-density polyethylene matrix is studied in this paper. Interface thermal resistance in nanosystems is one of the most important factors that lead to the large variation in thermal conductivities in literature and the novelty of this paper lies in the estimation of the interfacial thermal resistance for defective nanotubes-systems. Thermal properties of CNT nanostructures are estimated using molecular dynamics (MD) simulations and the simulations were carried out for various temperatures by rescaling the velocities of carbon atoms in the nanotube. This paper also deals with the mesoscale thermal conductivities of composite systems, using effective medium theories by considering the size effect in the form of interfacial thermal resistance and also using the conventional micromechanical methods like Hashin-Shtrikman bounds and Wakashima-Tsukamoto estimates.

• Composites Research
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• 제29권4호
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• pp.138-144
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• 2016

최근 유해한 전자파 문제에 대응하여 사용되는 전자파 차폐 물질에 대한 관심이 대두되고 있다. 우선, 전통적으로 사용되는 전도성이 높은 금속 기반 물질들이 있지만, 무겁고 부식성에 대한 한계가 있기에 이를 극복할 수 있는, 가볍고 기계적 강도가 우수하고, 부식에 대한 내구성이 있으며 전기 전도성이 높은 탄소계 물질들이 대두되었다. 탄소계 물질을 phase별로 나누어, 그래핀, CNT와 같은 1-phase 단일계 탄소계 물질부터 단일계 탄소물질에 금속이 추가되거나, 서로 다른 탄소계 물질이 혼합된 2-phase 탄소계 물질, 서로 다른 탄소계 물질에 기능성 금속이 추가된 3-phase 탄소계 물질순으로 각각의 특징을 소개하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.492-492
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• 2011

단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotubes, SWCNTs)는 매우 우수한 전기적, 광전자적 특성을 가지고 있어 차세대 나노 전자소자 물질로 각광받고 있다. 특히, 이들의 전기적 특성은 직경과 카이랄리티(chirality)에 따라 금속성(metallic)과 반도체성(semiconducting)으로 구분된다. 각 특성에 따라 금속성은 투명전극, 반도체성은 전계효과 트랜지스터(CNT-FET)로 활용가능성이 높다. 하지만, 일반적으로 단일벽 탄소나노튜브는 이 두 가지의 특성이 혼재되어 합성되기 때문에, 그들의 선택적 분리는 나노튜브 기반 전자소자 응용을 위해 매우 중요한 과정 중 하나이다. 최근에는 반응 가스를 이용한 선택적 제거, 밀도차를 이용한 원심분리법(density gradient ultracentrifugation) 등 다양한 방법들이 보고된 바 있다. 본 연구는 대기 중에서 마이크로웨이브 조사하여 금속성 나노튜브만을 선택적으로 제거하였다. 마이크로웨이브 조사는 CVD 방법과 전기 방전법으로 성장된 단일벽 탄소나노튜브에 800W로 조사 시간을 변화하며 수행하였다. 실험 결과, 조사 시간이 증가할수록 두 종류의 나노튜브에서 반도체성 나노튜브는 남아있는 반면 금속성 나노튜브는 점차 제거되었다. 이러한 원인은 각 전기적 특성에 따른 유전상수 차이에 의하여 기인한 것이다. 전기적 특성과 결정성은 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통하여 분석하였으며, 직경 및 분산정도는 주사전자현미경(scanning electron microscope), 투과전자현미경(tunneling electron microscope)으로 관찰하였다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권1호
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• pp.782-785
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• 2007

We studied the effect of current-aging on field emission from carbon nanotubes field emitter arrays (CNT-FEAs) selectively patterned by the resist-assistan tpatterning(RAP) process. After sustaining the electric field when starting emission current density $(J_s)$ is $0.1\;mA/cm^2$ during 40 hrs, it was observed that the field emission property and uniformity were remarkably improved due to the elimination of oxygen atom and thus the reconstruction of carbon bonding at the tip of CNTs during field emission.

• Korean Journal of Chemical Engineering
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• 제35권12호
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• pp.2421-2429
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• 2018

Thiol-based self-assembled anchor linked to glucose oxidase (GOx) and gold nanoparticle (GNP) cluster is suggested to enhance the performance of glucose biosensor. By the adoption of thiol-based anchors, the activity of biocatalyst consisting of GOx, GNP, polyethyleneimine (PEI) and carbon nanotube (CNT) is improved because they play a crucial role in preventing the leaching out of GOx. They also promote electron collection and transfer, and this is due to a strong hydrophobic interaction between the active site of GOx and the aromatic ring of anchor, while the effect is optimized with the use of thiophenol anchor due to its simple configuration. Based on that, it is quantified that by the adoption of thiophenol as anchor, the current density of flavin adenine dinucleotide (FAD) redox reaction increases about 42%, electron transfer rate constant ($k_s$) is $9.1{\pm}0.1s^{-1}$ and the value is 26% higher than that of catalyst that does not use the anchor structure.

• Design & Manufacturing
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• 제17권2호
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• pp.27-32
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• 2023

Liquid silicon rubber (LSR) has fine thermal compatibility and is widely used in various fields such as medical care and automobiles because it is easy to implement products with good fluidity. With the recent development of flexible sensors, the focus has been on manufacturing conductive elastomers, such as silicone as elastic materials, and carbon black, CNT, and graphene are mainly used as nanomaterials that impart conductive phases. In this study, mechanical behavior and curing behavior were measured and analyzed to manufacture a CB-LSR complex by adding Carbon Black to LSR and to identify properties. As a result of the compression test, the elastic modulus tended to increase as carbon black was added. When the swelling test and the compression set test were conducted, the swelling rate tended to decrease as the content of carbon black increased, and the compression set tended to increase. In addition, DSC measurements showed that the total amount of reaction heat increased slightly as the carbon black content increased. It is considered that carbon black was involved in the crosslinking of LSR to increase the crosslinking density and have a positive effect on oil resistance reinforcement.

• Advances in nano research
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• 제16권5호
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• pp.445-458
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• 2024

The objective of this paper is to present free vibration and static stability analyses of rotating composite beams reinforced with carbon nanotubes (CNTs) under uniform thermal loads. Beam structural equations and CNT-reinforced composite (CNTRC) beam formulations are derived based on Timoshenko beam theory (TBT). The temperature-dependent properties of the beam material, such as the elastic modulus, shear modulus, and material density, are assumed to vary over the thickness according to the rule of mixture. The beam material is modeled as a mixture of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in an isotropic matrix. The SWCNTs are aligned and distributed in the isotropic matrix with different patterns of reinforcement, namely the UD (uniform), FG-O, FG-V, FG- Λ and FG-X distributions, where FG-V and FG- Λ are asymmetric patterns. Numerical examples are presented to illustrate the effects of several essential parameters, including the rotational speed, hub radius, effective material properties, slenderness ratio, boundary conditions, thermal force, and moments due to temperature variation. To the best of the authors' knowledge, this study represents the first attempt at the finite element modeling of rotating CNTRC Timoshenko beams under a thermal environment. The results are presented in tables and figures for both symmetric and asymmetric distribution patterns, and can be used as benchmarks for further validation.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.121-128
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• 2017

Mesoscale simulation은 원자의 그룹을 묶어서 하나의 단위로서 계산을 수행하는 전산모사 기술로 $ns{\sim}{\mu}s$의 시간 및 $nm{\sim}{\mu}m$의 크기까지 모사가 가능하다. 이러한, mesoscale simulation에는 (1) 입자 자체의 움직임을 계산하여 시스템을 모사하는 particle-based mesoscale, (2) 입자의 움직임이 아닌 chemical potential filed나 density field 등의 변화를 계산하여 시스템을 모사하는 field theory 등의 방법 등이 있는데, 두 방법 모두 고분자의 거시적 특성을 살펴보기 위한 강력한 전산모사 기술로서, 에너지-환경 분야용 고분자 분리막의 다양한 응용분야에서 활용되고 있다. 기존에는 주로 블록 공중합체 분야에서 연구결과들이 보고되었으나, 최근 들어 실제 고분자 분리막의 제조 조건 등을 모사한 연구 결과와 같이 좀 더 응용 분야에 가까운 다양한 에너지-환경용 고분자 분리막 관련 연구가 진행되고 있다. 이온 교환막의 경우에는 이온 전달 채널 형성을 분석 및 예측하기 위한 다양한 mesoscale simulation 결과들이 발표되고 있고, 최근에는 CNT, graphene 등의 나노 첨가물 소재에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 mesoscale simulation 관련 연구에 대한 동향을 정리하고, 어떤 분야에서 유용하게 활용 가능한지 제시하며, 에너지-환경 분야에 종사하는 분리막 연구자들이 mesoscale simulation 기술에 좀 더 쉽게 다가갈 수 있는 기회를 제공하고자 한다.

• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.365-373
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• 2008

최적화된 량의 황화수소 첨가 가스를 이용하여 실리콘 기판위에 증착된 Fe/Al 박막위에 촉매 화학 기상 증착법을 사용하여 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브가 수직 정렬되어 합성되었다. 주사전자현미경 관측 이미지에서 합성된 탄소나노튜브는 상대적으로 일정한 길이를 가지고 기판에 수직으로 정렬되었다. 투과전자현미경 관측에서 합성된 탄소나노튜브는 10nm 이내의 작은 외경을 가졌고 촉매가 거의 없었다. 평균 튜브의 벽 수는 약 다섯 개이다. 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브의 성장 메카니즘이 제시되었다. 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브는 $0.1\;{\mu}A/cm^2$의 전류밀도에서 약 $1.1\;V/{\mu}m$ 낮은 턴-온 전계를 나타내었고 $2.7\;V/{\mu}m$의 전계에서 약 $2.5\;mA/cm^2$의 전류밀도를 얻었다. 게다가, 수직 정렬된 직경이 얇은 다중층 탄소나노튜브는 약 $1\;mA/cm^2$의 전류밀도에서 20시간동안 전류밀도 저하 없이 좋은 전계 방출 안정성을 보여주었다.