• 한국재료학회지
• /
• 제19권10호
• /
• pp.544-549
• /
• 2009

Activated carbon (AC) with very large surface area has high capacitance per weight. However, such activation methods tend to suffer from low yields, below 50%, and are low in electrode density and capacitance per volume. Carbon NanoFibers (CNFs) had high surface area polarizability, high electrical conductivity and chemical stability, as well as extremely high mechanical strength and modulus, which make them an important material for electrochemical capacitors. The electrochemical properties of immobilized CNF electrodes were studied for use as in electrical double layer capacitor (EDLC) applications. Immobilized CNFs on Ni foam grown by thermal chemical vapor deposition (CVD) were successfully fabricated. CNFs had a uniform diameter range from 50 to 60 nm. Surface area was 56 m$^2$/g. CNF electrodes were compared with AC and multi wall carbon nanotube (MWNT) electrodes. The electrochemical performance of the various electrodes was examined with aqueous electrolyte of 2M KOH. Equivalent series resistance (ESR) of the CNF electrodes was lower than that of AC and MWNT electrodes. The specific capacitance of 47.5 F/g of the CNF electrodes was achieved with discharge current density of 1 mA/cm$^2$.

• 한국진공학회지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.473-480
• /
• 2008

화학기상증착법과 Ni 나노입자 배열을 이용한 탄소나노튜브의 최적 성장 조건을 연구했다. Ni 입자의 크기를 변화시키는 방법으로 탄소나노튜브의 직경을 20 nm 이하까지 제어할 수 있었다. 개별 Ni 입자의 크기와 위치는 기존의 식각법 등을 이용하여 웨이퍼 수준의 대면적에서 연속적으로 제어가 가능하였다. 성장온도, 탄소원, 희석가스 등의 비율을 최적화 함으로써 $SiO_2/Si$ 웨이퍼의 넓은 면적에서 각 Ni 입자로부터 단 한 개씩의 탄소나노튜브가 100% 확률로 성장 가능하다는 것을 보였다. 탄소나노튜브의 위치, 직경, 벽두께 등의 특성들은 성장조건을 조정하여 제어가능하다는 것을 보였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.8-17
• /
• 2023

기존 liquid crystal display(LCD) 공정에서 Indium Tin Oxide(ITO) 투명전극과 폴리이미드 배향막의 러빙 공정은 액정을 정렬하고 전계를 인가하기 위하여 필수적인 공정이다. 하지만 ITO의 증착은 높은 진공을 요구하며, 러빙 공정은 정전기에 의해 소자가 손상될 수 있는 단점이 존재한다. 본 논문에서는 기존 ITO 투명전극을 대체하기 위하여 PEDOT:PSS와 Multi-wall carbon nanotube(MWNT)를 혼합하여 PEDOT:PSS 나노복합체를 제조하고, 러빙 공정을 대체하기 위하여 나노 주름 구조 몰드를 통한 나노임프린팅을 통하여 박막을 형성함으로써 기존 액정 디스플레이의 투명전극과 배향막 두 가지 박막을 PEDOT:PSS/MWNT 나노복합체 박막 하나만으로 기능하게 하여 공정을 단순화 하였다. 전사된 나노 주름을 따라 액정이 잘 배향됨을 확인하였으며, 이를 기반으로 만들어진 액정 셀에서 박막 내 MWNT의 함량이 높아질수록 박막의 전기전도도가 증가하여 낮은 구동 전압과 빠른 응답 속도를 갖는다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 공정 단순화와 용액공정에 의한 공정 단가 절감, 기존 러빙 공정의 단점을 해결하는데 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국식품조리과학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.252-259
• /
• 2009

본 연구에서는 식품의 곰팡이 초기오염 검출에 사용할 수 있는 ergosterol 분석용 바이오센서를 개발하고자 $MWNT-NH_2$ 유리탄소전극을 제작하고, cholesterol oxidase의 고정화를 통해 효소반응기를 제작하여, 바이오센서의 전기 화학적 ergosterol 검출장치를 구성하였다. FT-IR을 통해 MWNT에 기능기가 잘 도입되었음을 확인하였고, cholesterol oxidase 효소 고정화 시 coupling efficiency는 99% 이었다. 제작한 $MWNT-NH_2$ 유리탄소전극의 $H_2O_2$ 용액에 대한 농도별 전류를 분석한 결과 $1{\times}10^{-5}{\sim}8{\times}10^{-5}$ M 농도에서 우수한 선형관계를 나타내었고 검출한계는 $10^{-7}$ M이었다. 본 연구에서 제작한 ergosterol 센서를 이용하여 ergosterol에 대한 반응을 측정한 결과 $1.0{\times}10^{-6}{\sim}1.0{\times}10^{-5}$ M의 농도에서 좋은 선형관계를 나타내어 고감도로 ergosterol을 정량할 수 있는 것으로 확인되어 식품의 곰팡이 오염을 확인하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.37-43
• /
• 2019

이 연구는 고성능 섬유보강 복합체(HPFRCC)의 전자파 차폐성능을 향상시키기 위한 목적으로 전기전도도, 전자파 차폐능, 역학적 강도를 조사하였다. 강섬유, 제강슬래그 미분말, 카본블랙이 전도성재료소 HPFRCC 배합에 첨가되었다. 또한, MWCNT를 수 분산 시켜 제조된 2% wt. CNT 용액을 사용하였다. 실험 결과, HPFRCC의 전기전도도는 1% 카본블랙이 첨가된 시편을 제외하고는 매우 낮은 특성을 보였다. 시멘트 매트릭스의 미세구조는 시간에 따라 변하였고, 그로 인해 HPFRCC의 전기전도성 네트워크에 부정적인 영향을 끼쳤다. 0.083 S/cm의 전도도를 갖는 HC1 시편의 경우, 수분에 의한 효과를 배제하기 위하여 72시간 60도에서 건조 양생한 후에 측정한 전기전도도가 0.0003 S/cm로 상당히 감소하였다. 전자파 차폐 성능에 가장 중요한 인자는 강섬유인 것으로 나타났으며, 반면 카본블랙과 제강슬래그 미분말의 효과는 미미하였다. 전기전도도와 전자파 차폐능의 상관관계는 이 연구에서는 뚜렸한 경향성을 나타내지는 않았다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
• /
• 제12권7호
• /
• pp.7-11
• /
• 1999

Fully sealed field emission display in size of 4.5 inch has been fabricated using single-wall carbon nanotubes-organic vehicle com-posite. The fabricated display were fully scalable at low temperature below 415$^{\circ}C$ and CNTs were vertically aligned using paste squeeze and surface rubbing techniques. The turn-on fields of 1V/${\mu}{\textrm}{m}$ and field emis-sion current of 1.5mA at 3V/${\mu}{\textrm}{m}$ (J=90${\mu}{\textrm}{m}$/$\textrm{cm}^2$)were observed. Brightness of 1800cd/$m^2$ at 3.7V/${\mu}{\textrm}{m}$ was observed on the entire area of 4.5-inch panel from the green phosphor-ITO glass. The fluctuation of the current was found to be about 7% over a 4.5-inch cath-ode area. This reliable result enables us to produce large area full-color flat panel dis-play in the near future. Carbon nanotubes (CNTs) have attracted much attention because of their unique elec-trical properties and their potential applica-tions [1, 2]. Large aspect ratio of CNTs together with high chemical stability. ther-mal conductivity, and high mechanical strength are advantageous for applications to the field emitter [3]. Several results have been reported on the field emissions from multi-walled nanotubes (MWNTs) and single-walled nanotubes (SWNTs) grown from arc discharge [4, 5]. De Heer et al. have reported the field emission from nan-otubes aligned by the suspension-filtering method. This approach is too difficult to be fully adopted in integration process. Recently, there have been efforts to make applications to field emission devices using nanotubes. Saito et al. demonstrated a car-bon nanotube-based lamp, which was oper-ated at high voltage (10KV) [8]. Aproto-type diode structure was tested by the size of 100mm $\times$ 10mm in vacuum chamber [9]. the difficulties arise from the arrangement of vertically aligned nanotubes after the growth. Recently vertically aligned carbon nanotubes have been synthesized using plasma-enhanced chemical vapor deposition(CVD) [6, 7]. Yet, control of a large area synthesis is still not easily accessible with such approaches. Here we report integra-tion processes of fully sealed 4.5-inch CNT-field emission displays (FEDs). Low turn-on voltage with high brightness, and stabili-ty clearly demonstrate the potential applica-bility of carbon nanotubes to full color dis-plays in near future. For flat panel display in a large area, car-bon nanotubes-based field emitters were fabricated by using nanotubes-organic vehi-cles. The purified SWNTs, which were syn-thesized by dc arc discharge, were dispersed in iso propyl alcohol, and then mixed with on organic binder. The paste of well-dis-persed carbon nanotubes was squeezed onto the metal-patterned sodalime glass throuhg the metal mesh of 20${\mu}{\textrm}{m}$ in size and subse-quently heat-treated in order to remove the organic binder. The insulating spacers in thickness of 200${\mu}{\textrm}{m}$ are inserted between the lower and upper glasses. The Y\ulcornerO\ulcornerS:Eu, ZnS:Cu, Al, and ZnS:Ag, Cl, phosphors are electrically deposited on the upper glass for red, green, and blue colors, respectively. The typical sizes of each phosphor are 2~3 micron. The assembled structure was sealed in an atmosphere of highly purified Ar gas by means of a glass frit. The display plate was evacuated down to the pressure level of 1$\times$10\ulcorner Torr. Three non-evaporable getters of Ti-Zr-V-Fe were activated during the final heat-exhausting procedure. Finally, the active area of 4.5-inch panel with fully sealed carbon nanotubes was pro-duced. Emission currents were character-ized by the DC-mode and pulse-modulating mode at the voltage up to 800 volts. The brightness of field emission was measured by the Luminance calorimeter (BM-7, Topcon).

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권2호
• /
• pp.215-221
• /
• 2005

실리카계 메조 물질인 MCM-41의 합성시 $Fe^{3+}$ 염을 합성 기질에 직접 도입하여 구조 내의 Si를 Fe로 일부 치환시킨 Fe-MCM-41(4 mol% Fe)을 합성하였다. XRD, $N_2$ 흡착법, TEM 등으로 합성한 메조 세공 물질의 구조적 특성을 조사하였으며, UV-Vis 및 FT-IR 등의 분광분석을 통하여 철의 상태를 확인하였다. 촉매적 활성 연구를 위하여 과산화수소를 산화제로 이용한 phenol hydroxylation을 수행하였으며, 물을용매로 반응 온도 $50^{\circ}C$, phenol:$H_2O_2$=1:1 조건에서 ca. 60%의 전화율을 얻었다. 또한, 구조 중 Fe 활성점을 이용한 탄소 나노 튜브의 성장 가능성을 확인하기 위하여, 아세틸렌가스를 탄소원으로 사용한 thermal-CVD 반응기를 이용하였으며, 다중벽 탄소 나노 튜브를 제조할 수 있었다.

• 한국진공학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.155-163
• /
• 2011

탄소나노튜브(CNT)와 합성기판 사이의 전도성 향상을 목적으로, 현재 리튬이온이차전지 등의 분야에서 전극으로 이용되고 있는 구리 호일을 합성기판으로 하여, 그 위에 수직배향 CNT 성장의 합성 최적화를 도모하였다. 합성은 수평식 CVD 합성장비를 이용하였으며, 최적의 합성조건은 구리호일 위에 10 nm의 Al2O3 버퍼층과 1 nm 두께의 Fe 촉매층을 증착한 후, 아세틸렌 가스를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분간 합성한 조건으로 설정하였다. CNT는 base-growth의 성장형태를 따랐고, Fe 1 nm 두께인 경우, $7.2{\pm}1.5nm$의 촉매나노입자가 형성되었으며, 이를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20분 성장결과, 직경 8.2 nm, 길이 $325{\mu}m$의 수직배향 CNT를 얻을 수 있었다. 합성시간이 길어져도 CNT의 결정성, 직경 및 겹(wall) 수에는 큰 변화가 없었다. 끝으로, 구리호일 위에 수직 성장시킨 CNT의 전계방출 특성을 측정한 결과, 실리콘 산화막 위에 성장시킨 CNT와 비교하여, 월등히 낮은 전계방출 문턱전압과 10배 정도 높은 전계향상계수를 보였다. 이는 CNT와 금속기판 사이의 계면에서 전기전도도가 향상된 결과에 기인하는 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.2945-2950
• /
• 2015

경질 폴리우레탄 폼(RPUF) 제조에서의 단열성 향상을 위하여 사용되는 PFA (Perfluoroalkane)는 액상의 발포 기핵제로서 성능은 뛰어나지만 매우 고가일 뿐만 아니라 불소화합물로서 환경 유해성 물질이다. 따라서 이를 대체할 수 있는 고성능의 대체 기핵제 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 이에 대하여 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 고상 기핵제로 사용하여 제조한 샘플에서의 셀 크기 및 단열 성능과 기계적 물성에 미치는 영향을 비교 연구하여 보고자 하였다. 셀의 평균크기는 $165.6{\mu}m$에서 $162.9{\mu}m$로 상대적으로 더 작아졌으며, 표준 편차 역시 각각 45.6 및 35.2로서 상대적으로 더 균일한 셀 크기 분포를 가진 것으로 나타났다. k-factor 값 역시 0.01763 및 $0.01745kcal/m.hr.^{\circ}C$의 값으로서 1.02%가 감소된 더 작은 값을 나타내었다. 또한 압축 응력 시험에서의 초기 모듈러스는 상대적으로 더 큰 값을 나타내었으나 압축항복 응력은 약 $0.030{\times}105Pa$로서 거의 같은 값을 나타내었다. 이러한 결과들로 부터 MWCNT는 매우 우수한 기핵제로 작용함을 알 수 있었고, 따라서 소량의 MWCNT를 기핵제로 사용하여 경제적이면서도 우수한 단열효과와 기계적 물성을 지닌 친환경적인 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.