• 한국환경과학회지
• /
• 제25권11호
• /
• pp.1485-1491
• /
• 2016

PSf/D2EHPA/CNT beads were prepared by immobilizing di-(2-ethylhexyl)-phosphoric acid (D2EHPA) and carbon nanotubes (CNT) on polysulfone (PSf) and used to remove Cu(II) from aqueous solutions. Optimum pH was in the range of 4 to 6. The removal kinetic of Cu(II) by the prepared PSf/D2EHPA/CNT beads was mainly governed by internal diffusion, and the diffusion coefficient of Cu(II) by PSf/D2EHPA/CNT beads was found to be $2.19{\times}10^{-4}{\sim}2.64{\times}10^{-4}cm^2/s$. The Langmuir isotherm model predicted the experimented data well. The maximum removal capacity of Cu(II) obtained from this isotherm was 7.32 mg/g. Calculated thermodynamic parameters such as ${\Delta}G^o$, ${\Delta}H^o$ and ${\Delta}S^o$ showed that the adsorption of Cu(II) ions onto PSf/D2EHPA/CNT beads was feasible, spontaneous and endothermic at 293-323 K.

• 산업기술연구
• /
• 제33권A호
• /
• pp.67-72
• /
• 2013

CNT(carbon nanotube) humidity sensors with plasma treated electrodes exhibit a much faster response time and a higher sensitivity to humidity, compared to untreated CNT and porous Cr electrodes. These results may be partially due to their percolated pore structure being more accessible for water molecules and for expending the diffusion of moisture to the polyimide sensing film, and partially due to the oxygenated surface of CNT films. This paper shows a plasma process effect and selectivity characteristics of CNT film humidity sensor.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제54권4호
• /
• pp.574-581
• /
• 2016

본 연구에서는 탄소나노튜브에 다양한 아미노산과 알데히드의 1,3-dipolar cycloaddition 반응을 통해 pyrrolidine 고리를 도입하여 기능화된 탄소나노튜브를 합성하였다. 기능화된 탄소나노튜브에 메탈로센 촉매를 담지하였고 in-situ 에틸렌 중합을 통해 탄소나노튜브/폴리에틸렌 복합체를 합성하였다. 글리신과 벤즈알데히드로 기능화된 탄소나노튜브(Gly+BA-CNT)에 담지된 메탈로센 촉매는 낮은 지르코늄 함량에도 불구하고 높은 지르코늄 함량을 나타내는 N-benzyloxycarbonylglycine과 파라포름알데히드로 기능화된 탄소나노튜브(Z-Gly+PFA-CNT)에 담지된 촉매와 유사한 중합 활성을 보였다. N-Benzyloxycarbonylglycine과 파라포름알데히드로 기능화된 탄소나노튜브(Z-Gly+PFA-CNT)에 담지된 메탈로센 촉매의 경우 촉매 활성점의 분포가 조밀하여 에틸렌 중합 시 활성점으로 에틸렌 모노머와 공촉매 MAO가 확산하는데 입체적 방해를 주기 때문이다. 균일계 메탈로센 촉매로 생성된 폴리에틸렌과 비교하여 표면 기능화된 탄소나노튜브에 메탈로센을 담지한 촉매로 생성된 CNT/PE 복합체는 높은 분해 개시 온도($T_{onset}$)와 최대 중량 감소 온도($T_{max}$)를 가진다. 이는 pyrrolidine 고리가 기능화된 CNT는 PE 매트릭스 내에 균일하게 분산되고 CNT와 고분자 간의 강한 상호작용으로 인해 열적 안정성이 향상된 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제55권6호
• /
• pp.771-777
• /
• 2017

Carbon nano tubes (CNTs)를 흡착제로 사용하여 회분식 실험을 통해 염료 Eosin Y의 흡착특성을 조사하였다. 본 연구에 사용된 CNTs는 비표면적이 $106.9m^2/g$, 기공부피는 $1.806cm^3/g$, 기공직경은 $163.2{\AA}$이었다. CNTs를 이용한 Eosin Y의 흡착실험은 흡착시간, 초기 pH (2~10), 염료 농도(100, 150 및 200 mg/L), 흡착제의 양(0.05~1.0 g)과 온도(293, 313 및 333 K)를 변수로 사용하여 수행하였다. 흡착은 pH와 온도가 낮을수록 잘 이루어졌으며, Langmuir 모델식에 잘 적용되었다. 또한 흡착반응은 유사 2차 속도식에 잘 적용되었으며, 온도가 증가함에 따라 흡착량이 감소하였다. 입자 내 확산 모델 결과는 흡착 과정에서 막확산과 입자확산이 동시에 일어나는 것을 시사해 주었다. 열역학적 해석에 의하면 CNTs에 의한 염료 Eosin Y의 흡착은 자발적이고 흡열특성을 보였다.

• Carbon letters
• /
• 제14권4호
• /
• pp.228-233
• /
• 2013

In this work, we report in-situ observations of changes in catalyst morphology, and of growth termination of individual carbon nanotubes (CNTs), by complete loss of the catalyst particle attached to it. The observations strongly support the growth-termination mechanism of CNT forests or carpets by dynamic morphological evolution of catalyst particles induced by Ostwald ripening, and sub-surface diffusion. We show that in the tip-growth mode, as well as in the base-growth mode, the growth termination of CNT by dissolution of catalyst particles is plausible. This may allow the growth termination mechanism by evolution of catalyst morphology to be applicable to not only CNT forest growth, but also to other growth methods (for example, floating-catalyst chemical vapor deposition), which do not use any supporting layer or substrate beneath a catalyst layer.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.72-72
• /
• 2010

탄소나노튜브(carbon nanotubes : CNTs)는 뛰어난 전기적, 물리적인 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 이를 활용하려는 노력들이 활발히 이루어지고 있다. CNTs의 전기적인 특성은 직경에 의해 결정되므로, 직경을 균일하게 제어하는 일이 CNTs를 기반으로 한 전자소자 응용에 가장 중요한 사항이라 할 수 있다. 일반적으로 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 합성된 CNTs의 직경은 촉매의 크기에 의존하기 때문에, 촉매의 크기를 제어하기 위한 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있다[1-3]. 하지만 CNTs의 성장온도 근처에서 촉매 입자는 표면 확산(surface diffusion)에 의해 응집(agglomeration)되기 때문에 작고 균일한 크기의 촉매를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 Si(001) 기판 위에 지지층(supporting layer)인 Al의 두께를 변화시켜 증착하고, 열적산화과정을 통해 $Al_2O_3$ 층을 형성한 후 Fe을 증착하여 CNTs를 합성하였다. $Al_2O_3$ 지지층과 Fe 촉매입자의 구조와 화학적 상태를 원자힘현미경 (atomic force microscopy, AFM), 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM), 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM), X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 분석하였고, 성장된 CNTs는 SEM, TEM, 라만 분광법 (Raman spectroscopy)을 통해 분석하였다. 그 결과, $Al_2O_3$ 층은 두께에 따라 각기 다른 표면 거칠기(RMS roughness)와 결정립(grain)의 크기를 갖게 되며, 이러한 표면구조가 Fe 촉매입자의 표면확산에 의한 응집에 관여하여 CNTs의 직경에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 $Al_2O_3$ 지지층의 두께가 15 nm인 경우, Fe의 응집현상이 억제되어 좁은 직경분포를 지닌 고순도 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled CNTs)가 성장되는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.768-773
• /
• 2014

본 연구에서는 메탄 대향류 확산 화염내 탄소나노튜브의 합성에 대하여 실험 및 수치적 연구를 수행하였다. 아세틸렌을 일정비율로 메탄에 혼합하여 연료 가스로 사용하였으며, 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매로서 페로센이 이용되었다. 주요 인자로는 메탄 연료에 대한 아세틸렌의 혼합비율이며, 2 %, 6 %, 10 %로 혼합하였다. 탄소나노튜브를 채취한 그리드 위의 탄소나노튜브 합성 특성은 SEM 이미지로 분석되었다. 수치해석에서 화학반응 메카니즘으로는 GRI-Mech 3.0 이 적용되었다. 수치결과로는 아세틸렌 혼합 비율이 증가할수록 화염 온도도 증가하며 CO 몰분율도 증가하는 것을 알 수 있다. 실험결과로는 2% 아세틸렌 혼합 화염이 6 % 및 10 % 혼합 화염과 비교해 탄소나노튜브 합성이 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 이것은 6 % 및 10 % 아세틸렌 혼합화염의 경우 과도한 카본 소스의 생성이 발생해 오히려 화염 내 카본소스가 촉매입자로의 공급을 방해하기 때문이라 생각한다. 이 결과로부터 양호한 질의 탄소나노튜브 생성을 위해서는 적정한 양의 카본소스가 생성되어야 한다는 것을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.297.2-297.2
• /
• 2016

Photoacoustic generation of ultrasound is an effective approach for development of high-frequency and high-amplitude ultrasound transmitters. This requires an efficient energy converter from optical input to acoustic output. For such photoacoustic conversion, various light-absorbing materials have been used such as metallic coating, dye-doped polymer composite, and nanostructure composite. These transmitters absorb laser pulses with 5-10 ns widths for generation of tens-of-MHz frequency ultrasound. The short optical pulse leads to rapid heating of the irradiated region and therefore fast thermal expansion before significant heat diffusion occurs to the surrounding. In this purpose, nanocomposite thin films containing gold nanoparticles, carbon nanotubes (CNTs), or carbon nanofibers have been recently proposed for high optical absorption, efficient thermoacosutic transfer, and mechanical robustness. These properties are necessary to produce a high-amplitude ultrasonic output under a low-energy optical input. Here, we investigate carbon nanotube (CNT)-polydimethylsiloxane (PDMS) composite transmitters and their nanostructure-originated characteristics enabling extraordinary energy conversion. We explain a thermoelastic energy conversion mechanism within the nanocomposite and examine nanostructures by using a scanning electron microscopy. Then, we measure laser-induced damage threshold of the transmitters against pulsed laser ablation. Particularly, laser-induced damage threshold has been largely overlooked so far in the development of photoacoustic transmitters. Higher damage threshold means that transmitters can withstand optical irradiation with higher laser energy and produce higher pressure output proportional to such optical input. We discuss an optimal design of CNT-PDMS composite transmitter for high-amplitude pressure generation (e.g. focused ultrasound transmitter) useful for therapeutic applications. It is fabricated using a focal structure (spherically concave substrate) that is coated with a CNT-PDMS composite layer. We also introduce some application examples of the high-amplitude focused transmitter based on the CNT-PDMS composite film.

• 한국환경보건학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2012

Carbon nanotubes (CNTs) stand at the frontier of nanotechnology and are destined to stimulate the next industrial revolution. Rapid increase in their production and use in the technology industry have led to concerns over the effects of CNT on human health and the environment. The prominent use of CNTs in biomedical applications also increases the possibility of human exposure, while properties such as their high aspect ratio (fiber-like shape) and large surface area raise safety concerns for human health if exposure does occur. It is crucial to develop viable alternatives to in vivo tests in order to evaluate the toxicity of engineered CNTs and develop validated experimental models capable of identifying CNTs' toxic effects and predicting their level of toxicity in the human respiratory system. Human lung epithelial cells serve as a barrier at the interface between the surrounding air and lung tissues in response to exogenous particles such as air-pollutants, including CNTs. Monolayer culture of the key individual cell types has provided abundant fundamental information on the response of these cells to external perturbations. However, such systems are limited by the absence of cell-cell interactions and their dynamic nature, which are both present in vivo. In this review, we suggested two viable alternatives to in vivo tests to evaluate the health risk of human exposure to CNTs.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제36권1호
• /
• pp.87-101
• /
• 2020

A multi-scale epoxy/CNT/fiberglass annular sector plate is studied in this paper in the view of determining nonlinear forced vibration characteristics. A 3D Mori-Tanaka model is employed for evaluating multi-scale material properties. Thus, all of glass fibers are assumed to have uni-direction alignment and CNTs have random diffusion. The geometry of annular sector plate can be described based on the open angle and the value of inner/outer radius. In order to solve governing equations and derive exact forced vibration curves for the multi-scale annular sector, Jacobi elliptic functions are used. Obtained results demonstrate the significance of CNT distribution, geometric nonlinearity, applied force, fiberglass volume, open angle and fiber directions on forced vibration characteristics of multi-scale annular sector plates.