Borim Shim;Eunha Kim;Hyeonmin Yim;Won Jin Kim;Woo-Byoung Kim
Korean Journal of Materials Research
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v.34
no.7
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pp.370-376
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2024
In this study, we report significant improvements in lithium-ion battery anodes cost and performance, by fabricating nano porous silicon (Si) particles from Si wafer sludge using the metal-assisted chemical etching (MACE) process. To solve the problem of volume expansion of Si during alloying/de-alloying with lithium ions, a layer was formed through nitric acid treatment, and Ag particles were removed at the same time. This layer acts as a core-shell structure that suppresses Si volume expansion. Additionally, the specific surface area of Si increased by controlling the etching time, which corresponds to the volume expansion of Si, showing a synergistic effect with the core-shell. This development not only contributes to the development of high-capacity anode materials, but also highlights the possibility of reducing manufacturing costs by utilizing waste Si wafer sludge. In addition, this method enhances the capacity retention rate of lithium-ion batteries by up to 38 %, marking a significant step forward in performance improvements.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2010.05a
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pp.472-475
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2010
Theoretical consideration on the combustion behavior of nano-aluminum and water mixture was conducted. The regions are divided into; 1)water+aluminum 2)steam+aluminum 3)reaction zone. Latent heat of vaporization was considered as a function of pressure in case of phase change of water. Also, pressure exponent was studied of various sized nano particles within the range of 0.1MPa ~ 10MPa.
Cho, Youngji;Yang, Jun-Mo;Lam, Do Van;Lee, Seung-Mo;Kim, Jae-Hyun;Han, Kwan-Young;Chang, Jiho
Applied Microscopy
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v.44
no.4
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pp.133-137
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2014
We suggest a facile transmission electron microscopy (TEM) specimen preparation method for the direct (polymer-free) transfer of layer-area graphene from Cu substrates to a TEM grid. The standard (polymer-based) method and direct transfer method were by TEM, high-resolution TEM, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The folds and crystalline particles were formed in a graphene specimen by the standard method, while the graphene specimen by the direct method with a new etchant solution exhibited clean and full coverage of the graphene surface, which reduced several wet chemical steps and accompanying mechanical stresses and avoided formation of the oxide metal.
Kim, Ji Young;Byun, Jong Min;Kim, Jin Woo;Kim, Young Do
Journal of Powder Materials
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v.21
no.2
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pp.119-123
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2014
Pt has been widely used as catalyst for fuel cell and exhausted gas clean systems due to its high catalytic activity. Recently, there have been researches on fabricating composite materials of Pt as a method of reducing the amount of Pt due to its high price. One of the approaches for saving Pt used as catalyst is a core shell structure consisting of Pt layer on the core of the non-noble metal. In this study, the synthesis of Pt shell was conducted on the surface of $TiO_2$ particle, a non-noble material, by applying ultraviolet (UV) irradiation. Anatase $TiO_2$ particles with the average size of 20~30 nm were immersed in the ethanol dissolved with Pt precursor of $H_2PtCl_6{\cdot}6H_2O$ and exposed to UV irradiation with the wavelength of 365 nm. It was confirmed that Pt nano-particles were formed on the surface of $TiO_2$ particles by photochemical reduction of Pt ion from the solution. The morphology of the synthesized Pt@$TiO_2$ nano-composite was examined by TEM (Transmission Electron Microscopy).
Dispersions of non-soluble ceramic particles in a metallic matrix can enhance the strength and heat resistance of materials. With the advent of mechanical alloying it became possible to put the theoretical concept into practice by incorporating very fine particles in a flirty uniform distribution into often oxidation- and corrosion- resistant metal matrices. e.g. superalloys. The present paper will give an overview about the mechanical alloying technique as a dry, high energy ball milling process for producing composite metal powders with a fine controlled microstructure. The common way is milling of a mixture of metallic and nonmetallic powders (e.g. oxides. carbides, nitrides, borides) in a high energy ball mill. The heavy mechanical deformation during milling causes also fracture of the ceramic particles to be distributed homogeneously by further milling. The mechanisms of the process are described. To obtain a homogeneous distribution of nano-sized dispersoids in a more ductile matrix (e.g. aluminium-or copper based alloys) a reaction milling is suitable. Dispersoid can be formed in a solid state reaction by introducing materials that react with the matrix either during milling or during a subsequent heat treatment. The pre-conditions for obtaining high quality materials, which require a homogeneous distribution of small dis-persoids, are: milling behaviour of the ductile phase (Al, Cu) will be improved by the additives (e.g. graphite), homogeneous introduction of the additives into the granules is possible and the additive reacts with the matrix or an alloying element to form hard particles that are inert with respect to the matrix also at elevated temperatures. The mechanism of the in-situ formation of dispersoids is described using copper-based alloys as an example. A comparison between the in-situ formation of dispersoids (TiC) in the copper matrix and the milling of Cu-TiC mixtures is given with respect to the microstructure and properties, obtained.
Fe/$SiO_2$ core-shell type composite nanoparticles have been synthesized using a reverse micelle process combined with metal alkoxide hydrolysis and condensation. Nano-sized $SiO_2$ composite particles with a core-shell structure were prepared by arrested precipitation of Fe clusters in reverse micelles, followed by hydrolysis and condensation of organometallic precursors in micro-emulsion matrices. Microstructural and chemical analyses of Fe/$SiO_2$ core-shell type composite nanoparticles were carried out by TEM and EDS. The size of the particles and the thickness of the coating could be controlled by manipulating the relative rates of the hydrolysis and condensation reaction of TEOS within the micro-emulsion. The water/surfactant molar ratio influenced the Fe particle distribution of the core-shell composite particles, and the distribution of Fe particles was broadened as R increased. The particle size of Fe increased linearly with increasing $FeNO_3$ solution concentration. The average size of the cluster was found to depend on the micelle size, the nature of the solvent, and the concentration of the reagent. The average size of synthesized Fe/$SiO_2$ core-shell type composite nanoparticles was in a range of 10-30 nm and Fe particles were 1.5-7 nm in size. The effects of synthesis parameters, such as the molar ratio of water to TEOS and the molar ratio of water to surfactant, are discussed.
Inkjet printing is one of the direct writing technologies and is able to form a pattern onto substrate by dispensing droplets in desired position. Also, by inkjet technology manufacturing time and production costs can be reduced, and procedures can be more efficient. To form a metal pattern, it must be harmonized with conductive nano ink, printing process, sintering, and surface treatment. In this study, micro patterning of conductive line has been investigated using the piezoelectric printhead driven by a bipolar voltage signal is used to dispense $20-40{\mu}m$ diameter droplets and silver nano ink which consists of 50 nm silver particles. In addition, hydrophobic treatment of surface, overlap printing techniques, and sintering conditions with changing temperature and times to achieve higher conductivity.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09a
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pp.358-359
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2006
Ru-C nano-composite films were prepared by MOCVD, and their microstructures and their electrode properties for oxygen gas sensors were investigated. Deposited films contained Ru particles of 5-20 nm in diameter dispersed in amorphous C matrix. The AC conductivities associating to the interface charge transfer between Ru-C composite electrode and YSZ electrolyte were 100-1000 times higher than that of conventional paste-Pt electrodes. The emf values of the oxygen gas concentration cell constructed from the nano-composite electrodes and YSZ electrolyte showed the Nernstian theoretical values at low temperatures around 500 K. The response time of the concentration cell was 900 s at 500 K.
This study evaluated the distribution of the concentrations of nano-particles and heavy metals (08-Pb, Cr, Zn, As, Fe, 09-Pb, Cr, Zn, Cu, Ni, Mn) in Seoul, Chungnam A and Gwangyang from August to December, in 2008 5 times each in the Seoul area, 5 times in and Chungnam A area and from August to November, in 2009 14 times in the Chungnam A area, 8 times in the Gwangyang area. The examined results showed high concentration level from $PM_1$ through $PM_{0.1}$ in all three areas. These results were obtained the concentration of particles by diameter and statistically significant in Stage5 (1.0-0.56 ${\mu}m$) from the result of conducting Kruskal-Wallis H test (p < 0.05). In the case of the heavy metal concentration included in 0.10-0.056 ${\mu}m$, 0.056 ${\mu}m$, the lead concentration of Chungnam Asan area was 6.49 ng/$m^3$ and 9.93 ng/$m^3$, which was higher than 3.05 ng/$m^3$ and 4.22 ng/$m^3$ of Seoul, respectively. The concentration of iron in Seoul was 9.28 ng/$m^3$ and 13.24 ng/$m^3$, that appeared higher than 2.38 ng/$m^3$ and 3.23 ng/$m^3$ of Chungnam A area, respectively. The concentration level was similar to other metals except lead and iron in Chungnam A area and Seoul. From the concentration of heavy metal included in 0.10-0.056 ${\mu}m$, 0.056 ${\mu}m$, the lead concentration of Chungnam A area was 0.31 ng/$m^3$ and 0.12 ng/$m^3$ while Gwangyang was 0.28 ng/$m^3$, 0.06 ng/$m^3$. Thus Chungnam A area showed higher lead concentration than Gwangyang. The manganese concentration of Chungnam A area was 0.12 ng/$m^3$ and 0.03 ng/$m^3$ while Gwangyang was 0.21 ng/$m^3$ and 0.08 ng/$m^3$. Therefore, the concentration of Gwangyang appeared higher than that of Chunnam A area. These two metals showed statistically significant in 0.056 ${\mu}m$ (p < 0.05, p < 0.01). Among the concentration of heavy metal in all regions, the result demonstrated that the order of higher concentration is arsenic > iron > zinc > chrome > lead > nickel > copper > manganese.
Different weight percentages of Ag, Pt, and Au doped nano $TiO_2$ were synthesized using the acetic acid hydrolyzed sol-gel method. The crystallite phase, surface morphology combined with elemental composition and light absorption properties of the doped nano $TiO_2$ were comprehensively examined using X-ray diffraction (XRD), $N_2$ sorption analysis, transmission electron microscopic (TEM), energy dispersive X-ray, and DRS UV-vis analysis. The doping of noble metals stabilized the anatase phase, without conversion to rutile phase. The formation of gold nano particles in Au doped nano $TiO_2$ was confirmed from the XRD patterns for gold. The specific surface area was found to be in the range 50 to 85 $m^2$/g. TEM images confirmed the formation a hexagonal plate like morphology of nano $TiO_2$. The photocatalytic activity of doped nano $TiO_2$ was evaluated using 4-chlorophenol as the model pollutant. Au doped (0.5 wt %) nano $TiO_2$ was found to exhibit higher photocatalytic activity than the other noble metal doped nano $TiO_2$, pure nano $TiO_2$ and commercial $TiO_2$ (Degussa P-25). This enhanced photocatalytic activity was due to the cathodic influence of gold in suppressing the electron-hole recombination during the reaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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