• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.559-564
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• 2019

본 연구는 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 전기방사공정 및 후 열처리 공정을 통해 합성했다. 용액에 polystyrene (PS) 나노비드를 첨가하여 방사된 섬유는 열처리 과정을 통해 PS가 제거됨으로써 구조체 내 기공이 균일하게 생성되었으며 이는 구조체 내로 열 전달 및 가스의 침투를 원활히 함으로써 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유가 합성될 수 있었다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 300 사이클 동안 $815mA\;h\;g^{-1}$ ($646mA\;h\;cm^{-3}$)의 높은 가역 용량을 유지했다. 반면 $ZnCo_2O_4$ 나노 분말은 300 사이클 후 $487mA\;h\;g^{-1}$ ($450mA\;h\;cm^{-3}$)의 방전 용량을 나타냈다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유의 우수한 리튬 저장 특성은 중공 구조 및 섬유 표면을 구성하는 $ZnCo_2O_4$ 나노결정에 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 계층적 구조를 갖는 중공형 나노 섬유 구조체는 다양한 금속 산화물로 확장 적용이 가능하며 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.82-87
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• 2021

The mechanical properties of carbon fiber-reinforced epoxy composites (CFRPs) are greatly dependent on the interfacial adhesion between the carbon fibers and the epoxy matrix. Introducing nanomaterial reinforcements into the interface is an effective approach to enhance the interfacial adhesion of CFRPs. The main purpose of this work was to introduce graphitic nanofiber (GNFs) between an epoxy matrix and carbon fibers to enhance interfacial properties. The composites were reinforced with various concentrations of GNFs. For all of the fabricated composites, the optimum GNF content was found to be 0.6 wt%, which enhanced the interlaminar shear strength (ILSS) and fracture toughness (KIC) by 101.9% and 33.2%, respectively, compared with those of neat composites. In particular, we observed a direct linear relationship between ILSS and KIC through surface free energy. The related reinforcing mechanisms were also analyzed and the enhancements in mechanical properties are mainly attributed to the interfacial interlocking effect. Such an effort could accelerate the conversion of composites into high performance materials and provide fundamental understanding toward realizing the theoretical limits of interfacial adhesion and mechanical properties.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권6호
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• pp.700-707
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• 2014

본 연구에서는 고온증기 및 오존처리 전처리 후, 습식 고전단 해섬하여 국내산 잣나무로부터 리그노셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 고온증기 및 오존 전처리에 의해 헤미셀룰로오스 및 리그닌 성분은 각각 약 40%, 42%의 감소효과를 보였으며, 무처리 목분에 비교하여 습식 고전단 해섬처리 시간이 증가함에 따라 섬유의 직경이 더욱 크게 감소하였으며, 좁은 치수분포를 나타냈다. 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유는 평균직경이 각각 19 nm 및 12 nm로 매우 가느다란 것으로 관찰되었다. 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유를 폴리우레탄 폴리머의 강화필러로 첨가한 결과, 첨가량 및 해섬처리 시간이 증가함에 따라 복합재료의 인장강도와 탄성율이 증가하였다. 특히, 두 전처리 후 얻어진 리그노셀룰로오스 나노섬유의 경우가 전처리하지 않은 경우에 비해 복합재료의 인장강도 특성을 더 향상시키는 것을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제36권2호
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• pp.124-130
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• 2012

본 연구의 목적은 전기방사법을 사용하여 poly(L-lactide-$co$-${\varepsilon}$-caprolactone) (PLCL)과 marine collagen (MC)이 혼합된 나노섬유를 제조하는 것이다. 전기방사된 나노섬유의 직경과 형태는 여러 공정 변수에 의해서 변화되는데, PLCL과 MC의 혼합비, 노즐과 콜렉터와의 거리, 노즐의 직경, 용액의 방출 속도 그리고 전기장의 세기 변화에 따라 나노파이버의 직경을 주사전자현미경을 통해서 분석하였다. 또한 제조된 나노파이버의 표면변화를 확인하기 위해 물과의 접촉각을 측정하였으며, 나노파이버의 세포 친화성을 평가하기 위해 MG-63을 이용하여 생존율과 흡착형태를 주사전자현미경과 형광현미경을 통해서 관찰하였다. 이와 같은 연구 결과, 방사거리, MC의 함량, 전기장의 세기가 증가할수록 제조된 나노파이버의 평균직경은 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 MC의 함량이 증가할수록 나노파이버의 친수성이 증가하였고 세포독성은 관찰되지 않았다. 이에 따라 해양유래 생물에서 추출한 콜라겐은 조직공학용 소재에 새롭게 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.819-825
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• 2018

본 연구는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체를 전기방사 공정 및 두단계의 후 열처리 과정을 통해 주형법과 커켄달 효과를 동시 적용하여 합성했다. 열처리 과정 중, 수 nm의 치밀한 Fe 금속입자는 커켄달 효과에 의해 중공구조를 갖는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자로 최종 변환되었다. 또한, 전기방사 용액에 첨가한 PS 나노비드는 첫 열처리 과정 중 분해되어 구조체 내 수많은 기공을 형성, 환원 및 산화를 위한 가스들이 구조체 내부로 원활히 침투될 수 있는 역할을 했다. 최종 생성물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 중공입자로 구성된 다공성 1차원 구조체를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 30 사이클 후 $776mA\;h\;g^{-1}$의 높은 방전 용량을 나타냈다. 이와 같은 우수한 리튬 저장특성은 본 구조체를 구성하는 중공형 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자와 입자들 사이의 나노기공으로부터 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 중공 입자로 구성된 다공성 1차원 나노구조체 합성 방법은 다양한 전이금속 화합물 조성에 적용 가능하므로 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권4호
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• pp.289-295
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• 2017

Detection of $CO_2$ gas in both indoor and outdoor atmospheres is now becoming an important issue because of greenhouse effect and climate crisis. In this study, gas sensors based on $SnO_2-Cr_2O_3$ composite nanofibers were fabricated by the electrospinning method to detect $CO_2$ gas. The gas sensors showed a response to ppm level of $CO_2$ gas from room temperature to $200^{\circ}C$ while the highest response was observed at $150^{\circ}C$. The gas response is enhanced by the catalytic property of $Cr_2O_3$. Selective $CO_2$ detection is obtained through the chemical reaction of $Cr_2O_3$ to chromium carbonate. All the results suggest the $SnO_2-Cr_2O_3$ composite material is promising for the use of $CO_2$ gas sensors.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.94-98
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• 2008

비정형 $MnO_2$의 초고용량 캐폐시턴스 특성을 향상시키기 위하여 망간산화물을 높은 전기전도를 갖는 나노탄소섬유(vapour-grown carbon nanofibers, VGCF)와 복합화하여 나노탄소섬유/망간 산화물(VGCF(40 wt%)/$MnO_2$) 복합 전극을 제조하여 cyclic voltammetry(CV), impedance spectroscopy 및 chronopotentiometric charge/discharge 기법을 사용하여 1.0M $Na_2SO_4$ 전해질에서 초고용량 캐폐시터 특성을 조사하였다. 40 wt% VGCF를 포함한 복합전극에서 $0.8mg/cm^2$ 망간산화물을 로딩한 $VGCF/MnO_2$ 복합전극은 주사속도 20 mV/s에서는 380 F/g, 500 mV/s에서는 230 F/g의 비용량 값을 나타냈다. 또한, $2.0mA/cm^2$의 일정전류로 충방전 실험을 수행한 결과 3,000회에서 97%의 초기용량을 유지하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권8호
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• pp.493-496
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• 2008

Composite electrodes consisting of $CoMnO_2$ and carbon nanofibers(vapor grown carbon nanofiber, VGCF) with high electrical conducivity($CoMnO_2$/VGCF) were prepared on a porous nickel foam substrate as a current collector and their supercapacitive properties were investigated using cyclic voltammetry in 1 M KOH aqueous solution. The $CoMnO_2$/VGCF electrode exhibited high specific capacitance value of 630 F/g at 5 mV/s and excellent capacitance retention of 95% after $10^4$ cycles, indicating that the used VGCF played the important roles in reducing the interfacial resistance in the composite electrode to improve supercapacitive performance.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.1.1-1.1
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• 2011

Electrospinning has known to be very effective tool for production of versatile one-dimensional (1D) nanostructured materials such as nanofibers, nanorod, and nanotubes and for easily assembly to two-, three-dimensional(2D, 3D) nanostructures such as thin film, membrane, and nonwoven web, etc. We have studied on the electrospinning technology for novel energy storage and conversion materials such as advanced separator, dye sensitized solar cell, supercapacitor, etc. High heat-resistive nanofibrous membrane as a new separator for future lithium ion polymer battery was prepared by electrospinning of PVdF based composite solution. The novel nanofibrous composite nonwovens have tensile strength of above 50 MPa and modulus of above 1.3 GPa. The internal structure of the electrospun composite nanofiber with a diameter of few hundreds nanometer were composed of core-shell nanostructure. And also electrospun $TiO_2$ nanorod/nanosphere based dye-sensitized solar cells with high efficiency are successfully prepared. Some battery performance will be introduced.

• Advanced Composite Materials
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• 제18권3호
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• pp.221-232
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• 2009

The allylamine plasma treatment is used to modify the surface properties of vapor grown carbon fibers (VGCF). It is to improve the interfacial bonding between the VGCF and epoxy matrix. The allylamine plasma process was performed by batch process in a vacuum chamber, using gas injection followed by plasma discharge for the durations of 20, 40 and 60 min. The interdependence of mechanical properties on the VGCF contents, treatment time and interfacial bonding between VGCF/ep was investigated. The interfacial bonding between VGCF and epoxy matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) micrographs of nanocomposites fracture surfaces. The changes in the mechanical properties of VGCF/ep, such as the tensile modulus and strength were discussed. The mechanical properties of allylamine plasma treated (AAPT) VGCF/ep were compared with those of raw VGCF/ep. The tensile strength and modulus of allyamine plasma treated VGCF40 (40 min treatment)/ep demonstrated a higher value than those of other samples. The mechanical properties were increased with the allyamine plasma treatment due to the improved adhesion at VGCF/ep interface. The modification of the carbon nanofibers surface was observed by transmission electron microscopy (TEM). SEM micrographs showed an excellent dispersion of VGCF in epoxy matrix by ultrasonic method.