• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권4호
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• pp.1065-1069
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• 2013

A highly sensitive electrochemical detection method for bisphenol A (BPA) has been developed by using multi-walled carbon nanotube (CNT)-doped titania-Nafion composite modified glassy carbon (GC) electrode. The CNT-titania-Nafion/GC electrode exhibited excellent electrocatalytic activity towards BPA. Therefore, the CNT-titania-Nafion/GC electrode showed improved voltammetric responses for BPA compared to that obtained with bare GC electrode. In addition, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, was added into the BPA sample solution in order to accumulate BPA through hydrophobic interaction between CTAB and BPA. The CNT-titania-Nafion/GC electrode gave a linear response ($r^2$ = 0.999) for BPA from $1.0{\times}10^{-8}$ M to $5.0{\times}10^{-6}$ M with a detection limit of $9.0{\times}10^{-10}$ M (S/N = 3). The modified electrode showed good selectivity against interfering species and also exhibited good reproducibility. The present electrochemical sensor based on the CNT-titania-Nafion/GC electrode was applied to the determination of BPA in food package samples.

• 대한공업교육학회지
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• 제30권2호
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• pp.115-122
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• 2005

For an analysis of dynamic behavior in carbon nanotube(CNT) which is widely used as micro and nano-sensors, an electrostatic force of CNT was investigated. For larger gaps in between sensor and electrode the van der Waals force can be ignored. The boundary condition in the CNT was assumed to clamped-clamped case at both ends. In this paper electrostatic force is expressed as linear equation along deflection using Taylor series. The first and second terms(${\zeta}_0$ and ${\zeta}_1$) of the linear equation are analyzed. Based on the simulation results nondimensional number ${\Phi}_0$ and ${\Phi}_1$ which came from ${\zeta}_0$ and ${\zeta}_1$ were decreased according to the increment of the gap. Reduction ratio of the second term ${\zeta}_1$ is increased up to 99% along to the increment of the gap. The higher order terms can be ignored and therefore, electrostatic force can be expressed using the first two terms of the linear equation. This results play an important role in analyzing the nonlinear dynamic behavior of the CNT as well as the pull-in voltage of simply supported switches.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.31-39
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• 2011

본 논문에서는 Carbon Nanotube(CNT) 센서 어레이를 위한 저 전력, 소 면적의 신호 검출 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 신호 검출회로, 디지털 제어기, UART I/O로 구성된다. 신호 검출회로는 VGA를 공유하는 64개의 transimpedance amplifier(TIA)와 11비트 해상도의 successive approximation register-ADC(SAR-ADC)를 사용하였다. TIA는 센서의 전압 바이어스 및 전류를 증폭하기 위한 active input current mirror(AICM)와 증폭된 전류를 전압으로 변환하는 저항 피드백 방식의 VGA(Variable Gain Amplifier)로 구성되어있다. 이러한 구조는 큰 면적과 많은 전력을 필요로 하는 VGA를 공유하기 때문에 다수의 센서 어레이에 대해 검출 속도의 저하 없이 저 전력, 소 면적으로 신호 검출이 가능하게 한다. SAR-ADC는 저 전력을 위하여 입력 전압 level에 따라 하위 bit의 동작을 생략하는 수정된 알고리즘을 사용하였다. ADC 및 센서의 선택은 UART Protocol 기반의 디지털 제어기에 의해 선택되며, ADC의 data는 UART I/O를 통해 컴퓨터와 같은 단말기를 통해 모니터링 할 수 있다. 신호 검출회로는 0.13${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며 면적은 0.173 $mm^2$이며 640 sample/s의 속도에서 77.06${\mu}W$의 전력을 소모한다. 측정 결과 10nA - 10${\mu}A$의 전류 범위에서 5.3%의 선형성 오차를 가진다. 또한 UART I/O, 디지털 제어기는 0.18${\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작하였으며 총면적은 0.251 $mm^2$ 이다.

• 공업화학
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• 제21권5호
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• pp.495-499
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• 2010

본 연구에서는 대량 생산 가능한 센서 전극의 생화학 센서 전극 개발을 위하여 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 복합재료화 공정에 의하여 필름과 나노웹 형태의 벌크 재료로 제작한 후, 이들 전극의 넓은 표면적과 뛰어난 화학적 흡착성을 이용하여 화학적 검출 대상에 노출이 되었을 때 이들로 인한 센싱 특성을 연구하였다. CNT 기반 벌크 전극으로 제작하기 위하여 Nafion을 기저재료로 하는 필름과 PAN 기반의 나노 파이버를 전기방사법에 의하여 제작을 한 후 이들 전극의 화학적 영향에 의한 전기적인 특성 변화 실험을 위하여 버퍼 용액의 정전용량에 대한 전기적 임피던스 요소 값인 저항과 정전용량의 변화를 LCR 계측기로 측정하였다. 생화학센서용 전극으로서 CNT벌크전극의 임피던스 변화 형태가 복합소재 전극의 기저재료에 따라 달리 나타났으며 일정량의 버퍼용액 투여 후에는 변화가 없는 포화 상태의 응답을 보였으며 특히, 정전용량이 저항에 비하여 상대적으로 급격하게 큰 변화를 보여 높은 감도 특성을 지니고 있음이 조사되었다. 이들의 전기적인 특성변화는 버퍼 용액의 화학적 성분들이 전극에 흡수 된 후에 CNT에 흡착이 되어 이들의 전기적인 특성을 변화 시키는 것으로 추론된다.

• 감성과학
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• 제24권2호
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• pp.65-74
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• 2021

최근 ICT 산업의 기술혁신이 일어남에 따라 생체신호을 인식하고 이에 대해 대응을 하기 위한 웨어러블 센싱 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 단순한 함침과정을 통해 3차원 스페이서(3D spacer)직물을 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)분산용액에 함침공정을 진행해 단일층(monolayer) 압전 저항형 압력 센서(piezoresistive pressure sensor)를 개발하였다. 3D 스페이서 원단에 전기전도성을 부여하기 위해 시료를 SWCNT 분산용액에 함침공정을 진행한 후 건조하는 과정을 거쳤다. 함침된 시료의 전기적 특성을 파악하기 위해 UTM (Universal Testing Machine)과 멀티미터를 이용해서 압력의 변화에 따른 저항의 변화를 측정하였다. 또한 센서의 전기적 특성의 변화를 관찰하기 위해 분산용액의 농도, 함침횟수, 시료의 두께를 다르게 해서 시료의 센서로서의 성능을 평가했다. 그 결과 wt0.1%의 SWCNT 분산용액에 함침공정을 2번 진행한 시료가 센서로서 가장 뛰어난 성능을 나타냄을 알 수 있었다. 두께별로는 7mm 두께의 센서가 가장 높은 GF를 보이고 13mm 두께의 센서가 작동범위가 가장 넓음을 확인했다. 본 연구를 통해 3D spacer 원단으로 제작한 스마트 텍스타일 센서는 공정과정이 단순하면서도 센서로서 성능이 뛰어나다는 장점을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제18권12호
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• pp.655-659
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• 2008

The NO gas sensing properties of ZnO-carbon nanotube (ZnO-CNT) composites fabricated by the coaxial coating of single-walled CNTs with ZnO were investigated using pulsed laser deposition. Upon examination, the morphology and crystallinity of the ZnO-CNT composites showed that CNTs were uniformly coated with polycrystalline ZnO with a grain size as small as 5-10 nm. Gas sensing measurements clearly indicated a remarkable enhancement of the sensitivity of ZnO-CNT composites for NO gas compared to that of ZnO films while maintaining the strong sensing stability of the composites, properties that CNT-based sensing materials do not have. The enhanced gas sensing properties of the ZnO-CNT composites are attributed to an increase in the surface adsorption area of the ZnO layer via the coating by CNTs of a high surface-to-volume ratio structure. These results suggest that the ZnO-CNT composite is a promising template for novel solid-state semiconducting gas sensors.

• 센서학회지
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• 제32권1호
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• pp.44-50
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• 2023

In this study, a polydimethylsiloxane (PDMS)-based drag force-type flowmeter was fabricated using a graphite-carbon nanotube (CNT) composite as a piezoresistive material and evaluated. The device was in the form of a cantilever, which was composed of the soft material, PDMS, and fabricated using a mold manufactured by a three-dimensional printer. The cost-effective graphite was mixed with CNTs to serve as a piezoresistive material. The optimal mixing ratio was investigated, and the piezoresistive material formed using a graphite:PDMS:CNT ratio of 1.5:1:0.01 was adopted, which showed a stable output and a high sensitivity. Various forward and backward air flows in the range of 0-10 m/s were measured using the fabricated flowmeter, and both tensile and compression characteristics were evaluated. The measured results showed a stable output, with the resistance change gradually increasing with the air flow rate. Repeatability characteristics were also tested at a repeated air flow of 10 m/s, and the flowmeter responded to the applied air flow well. Consequently, the fabricated device has a high sensitivity and can be used as a flowmeter.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제2권3호
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• pp.263-273
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• 2015

Carbon nanotube strain sensors, or so called "fuzzy fiber" sensors have not yet been studied sufficiently. These sensors are composed of a bundle of fiberglass fibers coated with CNT through a thermal chemical vapor deposition process. The characteristics of these fuzzy fiber sensors differ from a conventional nanocomposite in that the CNTs are anchored to a substrate fiber and the CNTs have a preferential orientation due to this bonding to the substrate fiber. A numerical model was constructed to predict the strain response of a composite with embedded fuzzy fiber sensors in order to compare result with the experimental results obtained in an earlier study. A comparison of the numerical and experimental responses was conducted based on this work. The longitudinal sensor output from the model matches nearly perfectly with the experimental results. The transverse and off-axis tests follow the correct trends; however the magnitude of the output does not match well with the experimental data. An explanation of the disparity is proposed based on microstructural interactions between individual nanotubes within the sensor.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.404-405
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• 2008

In this work, we investigated the effect of the functionalized SWNT-polymer composites for increasing sensitivity and imparting selectivity to nanotube sensors. To do this, CNT -based gas sensors were fabricated with two types of dispersed SWNT solution involving different polymer resin of TEOS (Tetraethyl orthosilicate) or MTMS (Methyl trimethoxysilane) which is blended to adhere to substrate well. As the surfaces of TEOS and MTMS surrounding SWNTs remain functionalized to -OH and $-CH_3$ groups respectively after hardening, gas adsorption will be affected differently according to the type of gases. In the experiment, we examined the response of electrical conductance for alcohol vapour gas. As the result, the conductance in the sensors using TEOS decreased considerably while that of MTMS was nearly invariable.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.117-128
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• 2021

본 연구의 목적은 마우스 사용 시 손목터널증후군을 예방할 수 있는 스마트장갑을 연구하는 것이다. 연구에 앞서 손목의 좌·우 움직임은 미세하므로 게이지율(Gauge Factor)이 크고, 이력현상(Hysteresis)이 적은 인장 직물 센서가 필요하다. 만능재료시험기(UTM)를 통해 4가지의 직물을 분석하여 각각의 게이지율을 계산하고, 이력현상도 가장 적은 직물을 선택하였다. 또한, 3가지 부착방법을 아두이노로 분석하여 센서값 변화(△Sensor Value) 값이 큰 방법을 선택하였다. 선택된 직물과 부착방법으로 제작한 프로토타입을 아두이노를 통해 데이터 패턴을 분석하였다. 첫 번째는 센서 1개(A 센서)로만 파악하는 방법이고, 두 번째로는 센서 2개(A, B 센서)로 파악하는 방법이다. 손목 왼쪽(A 센서), 손목 오른쪽(B 센서) 양쪽에 인장 직물 센서를 부착하고, 손목을 오른쪽으로 꺾을 때 A 센서는 늘어나서 △Sensor Value 값이 커지고, B 센서는 줄어들어서 △Sensor Value가 작아진다. 반면에 손목을 왼쪽으로 꺾을 때는 반대로 패턴이 분석되었다. 본 연구를 통해 손목이 꺾일 시 LED가 켜지는 알고리즘으로 손목터널증후군을 예방하는 스마트장갑을 연구하였고, 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 10명을 대상으로 직접 마우스를 사용하면서 실제 사용 시 문제점을 파악하고 파악된 문제점을 해결하고자 한다.