• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권4호
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• pp.487-501
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• 2023

Nanoparticles have lower size and larger specific surface area, good stability and less toxic and side effects. In recent years, with the development of nanotechnology, its application range has become wider and wider, especially in the field of biomedicine, which has received more and more attention. Bone defect repair materials with high strength, high elasticity and high tissue affinity can be prepared by nanotechnology. The purpose of this paper was to study how to analyze and study the composite materials for sports bone injury based on multifunctional nanomaterials, and described the electrospinning method. In this paper, nano-sized zirconia (ZrO₂) filled micro-sized hydroxyapatite (HAP) composites were prepared according to the mechanical properties of bone substitute materials in the process of human rehabilitation. Through material tensile and compression experiments, the performance parameters of ZrO₂/HAP composites with different mass fraction ratios were analyzed, the influence of filling ZrO₂ particles on the mechanical properties of HAP matrix materials was clarified, and the effect of ZrO₂ mass fraction on the mechanical properties of matrix materials was analyzed. From the analysis of the compressive elastic modulus, when the mass fraction of ZrO₂ was 15%, the compressive elastic modulus of the material was 1222 MPa, and when 45% was 1672 MPa. From the analysis of compression ratio stiffness, when the mass fraction of ZrO₂ was 15%, the compression ratio stiffness was 658.07 MPa·cm³/g, and when it was 45%, the compression ratio stiffness is 943.51MPa·cm³/g. It can be seen that by increasing the mass fraction of ZrO₂, the stiffness of the composite material can be effectively increased, and the ability of the material to resist deformation would be increased. Typically, the more stressed the bone substitute material, the greater the stiffness of the compression ratio. Different mass fractions of ZrO₂/HAP filling materials can be selected to meet the mechanical performance requirements of sports bone injury, and it can also provide a reference for the selection of bone substitute materials for different patients.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.593-599
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• 2023

질산니켈육수화물염(nickel(II) nitrate hexahydrate) 수용액을 공업용 펄프에 함침시킨 전구체를 이용하여 세라믹스 분말을 제조하는 간단한 액상 합성법으로 산화니켈(NiO) 나노입자를 성공적으로 합성하였다. 질산니켈육수화물염 수용액이 함침된 전구체의 미세구조를 주사전자현미경(SEM)으로 확인하였고, 전구체의 열처리온도 증가에 따라 생성되는 산화니켈(NiO) 입자의 결정구조 및 입자크기를 X선회절분석(XRD) 및 SEM으로 분석하였다. 그 결과 전구체의 유기물질이 완전하게 열분해 되는 온도는 495-500℃이며, 열처리 온도의 증가에 따라 생성되는 산화니켈 입자의 크기 및 결정성이 증가하는 것을 XRD, SEM 분석을 통하여 확인하였다. 500-800℃에서 각각 1시간 동안 열처리하여 얻어진 산화니켈 입자의 크기는 50-200nm였다. 열처리 온도 380℃에서 NiO 결정상이 형성되고, 800℃까지는 NiO 단일상만 존재하며, 열처리 온도가 높아짐에 따라 생성되는 입자의 크기가 커지고 있음을 XRD 및 SEM 분석으로 확인하였다.

• 분석과학
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• 제22권1호
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• pp.75-81
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• 2009

흐름 장-흐름 분획법을 개선한 방식의 흐름 장-흐름 분획장치를 이용하여 아주 적은 농도의 입자를 포함하는 지하수의 실험이 가능하였다. 또한 침강 장-흐름 분획법을 조합하여 상대적으로 크기가 큰 입자들을 분리함으로써 보다 넓은 영역의 입자들을 분리 및 분석할 수 있었다. 이렇게 장-흐름 분획법을 이용한 환경적인 측면의 연구의 가능성을 확인하였다. 각 시료의 크기 별 분포를 비교하고 크기별 분리를 확인하고자 광학 현미경을 사용하였다. 실험의 결과들은 입자크기분포를 결정하기 위한 가능성을 보여주었다. 다양한 분석 기술들의 조합으로 인해 그 효율성이 매우 증대할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한, 본 연구를 통하여 입자 크기별 분리를 위한 장-흐름 분획법의 응용 가능성을 충분히 확인할 수 있었다. 앞으로 더욱 세밀한 실험과 시스템의 최적화에 노력을 기울인다면 흐름 장-흐름 분획법의 여러 부수 기술들을 조합하여 자연수 내의 입자들을 분리하고 분석할 수 있는 표준분석방법을 개발하고 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재료학회지
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• 제34권3호
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• pp.175-183
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• 2024

Geopolymer, also known as alkali aluminum silicate, is used as a substitute for Portland cement, and it is also used as a binder because of its good adhesive properties and heat resistance. Since Davidovits developed Geopolymer matrix composites (GMCs) based on the binder properties of geopolymer, they have been utilized as flame exhaust ducts and aircraft fire protection materials. Geopolymer structures are formed through hydrolysis and dehydration reactions, and their physical properties can be influenced by reaction conditions such as concentration, reaction time, and temperature. The aim of this study is to examine the effects of silica size and aging time on the mechanical properties of composites. Commercial water glass and kaolin were used to synthesize geopolymers, and two types of silica powder were added to increase the silicon content. Using carbon fiber mats, a fiber-reinforced composite material was fabricated using the hand lay-up method. Spectroscopy was used to confirm polymerization, aging effects, and heat treatment, and composite materials were used to measure flexural strength. As a result, it was confirmed that the longer time aging and use of nano-sized silica particles were helpful in improving the mechanical properties of the geopolymer matrix composite.

• 전기화학회지
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• 제16권2호
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• pp.59-64
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• 2013

$Na_2CO_3$와 [M($SO_4$)(M = Ni, Co, Mn)]을 사용함으로써, Carbonate 공침 합성법에 의해 $[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]CO_3$ 전구체를 합성하였다. 합성된 전구체는 공기분위기에서 $Li_2CO_3$와 혼합하여 각각, 750, 850 그리고 $950^{\circ}C$에서 소성되었고, 이로 인한 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$ 양극활 물질의 소성온도가 미치는 영향을 조사하였다. $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$의 구조와 특성은 X-선 회절 분석(XRD), 시차주사현미경(SEM) 그리고 전기화학적 측정으로 분석되었는데, X-선 회절 결과 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$는 소성온도가 증가함에 따라서 $I_{(003)}/I_{(104)}$는 증가하고 R-factor 는 감소하였으며, 시차주사현미경 결과에서는 1차 입자의 크기가 증가하는 경향을 보였다. 특히, $950^{\circ}C$에서 24시간 동안 소성된 $Li[Ni_{0.6}Co_{0.2}Mn_{0.2}]O_2$는 가역 용량이 $165.3mAhg^{-1}$[cut-off voltage 2.5~4.3 V, 0.1 C($17mAhg^{-1}$)] 그리고 50번째 충 방전 사이클 [cut-off voltage 2.5~4.3 V, 1 C($170mAhg^{-1}$)]까지 95.4%의 우수한 용량 보존율을 가지면서 가장 우수한 전기화학적 특성을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권1호
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• pp.114-119
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• 2016

본 연구에서는 박테리아 셀룰로오스(BC)와 같은 천연고분자에 전도성 고분자 PEDOT:PEG와 graphene, 은나노와이어(AgNW)를 코팅하여 전도성을 부여하고자 하였다. 미리 PEDOT:PEG와 황산을 10~20%를 혼합하여 그 용액을 전자 스핀 코팅으로 BC 기판에 코팅하였다. 그 후, 전도성을 향상시키고자 graphene과 AgNW로 코팅하여 hall effect로 측정하였다. 그 결과, 대조군 PEDOT:PEG로 코팅한 BC 막의 전자농도($2.487{\times}10^{10}/cm^3$)에 비해 PEDOT:PEG에 황산을 10%로 혼합하여 코팅시킨 BC막($8.093{\times}10^{15}/cm^3$) 쪽이 $3.25{\times}10^5$배 높은 값을 나타내는 것으로 전도도가 대폭 향상되었음을 알 수 있었다. 또한, SEM분석으로 PEDOT:PEG가 황산처리에 의해 폴리머 형상으로 변화된 것을 확인 할 수 있었다. 분자구조의 변화를 FTIR분석결과 $1200cm^{-1}$ 파장의 S-O그룹이 황산처리 전에 비해 황산 혼합한 쪽에서 크게 상승된 것이 확인되었다. 이 방법을 이용하여 소량의 PEDOT:PEG사용으로 투명성을 확보할 수 있으며 미리 황산을 처리하는 것으로 제조공정을 단순하게 할 것으로 사료된다.

• Applied Microscopy
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• 제39권2호
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• pp.125-132
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• 2009

차가버섯(Inonotus obliquus)의 추출물과 분획들은 항돌연변이, 항암, 항산화 및 면역자극 효과 등을 비롯하여 다양한 생물학적 활성을 갖는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 나노분쇄 기법으로 제작된 10% 차가사료를 C57BL/6 생쥐에게 식이한 후 항암효과를 확인하기 위해 시행되었다. 부피평균에 의한 입도분석에 따르면 1 ${\mu}m$ 내에 포함되는 초미세 차가버섯 입자는 전체의 40%인 것으로 나타났다. 생쥐에게 B16BL6 흑색종세포를 피하로 주사한 결과, 종양의 부피(p<0.001)와 무게(p<0.01)는 초미세 차가버섯을 식이한 실험군(Nch)이 일반사료를 먹인 대조군(C)에 비해 현저히 감소하였고, 종양성장 억제율은 29.2%를 나타내었다. 흑색종 세포를 복강 내로 주사한 후 생존율을 관찰한 결과, 마리 당 평균 생존기간은 대조군과 실험군이 각각 17.7일과 26.0일이었다. 대조군이 모두 사망한 날인 35일 째 실험군의 생존율은 40%를 보여주었다. 초미세 차가입자가 소화기관에 문제를 유발시킬 수 있는 가능성 때문에 안전성을 확인하기 위해 소장과 대장을 조직학적으로 관찰한 결과 두 군 모두 형태학적 또는 병리학적 변화는 관찰되지 않았다.

• 한국식품과학회지
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• 제41권6호
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• pp.657-661
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• 2009

해조칼슘을 습식분쇄한 초미세액상칼슘을 분무건조하여 부형제 종류에 따른 분말칼슘의 품질특성을 알아보고자 gum arabic, cyclodextrin, Na-caseinate를 첨가하여 품질특성을 비교하였다. 분무건조한 초미세분말칼슘의 수분함량은 2% 내외의 안정한 분말을 얻을 수 있었고, 색도는 원료인 해조칼슘보다 L값은 높았으며, b값은 감소하는 것으로 나타났다. 입자크기는 당류의 부형제 첨가로 초미세 크기로 분쇄되는 것을 확인할 수 있었으며, gum arabic을 첨가하여 제조한 초미세액상칼슘을 분무건조한 분말이 식초와 pH에 대한 용해도에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 칼슘함량은 해조칼슘분말이 28%의 칼슘함량을 나타내었고, 부형제를 달리하여 제조한 초미세액상칼슘을 분무건조한 분말은 27% 내외로 비슷한 칼슘함량을 나타내어, 습식분쇄나 분무건조 공정에서 칼슘의 손실은 없는 것으로 나타났다. 흡습에 대한 안정성실험에서는 해조칼슘분말이 흡습에 안정하였으며, gum arabic을 첨가하여 분무건조한 분말이 흡습이 많이 발생하였다. 전자주사 현미경 관찰을 통하여 습식분쇄로 입자크기가 작아지는 것을 확인할 수 있었고, gum arabic을 사용하여 얻은 초미세칼슘분말이 단백질계나 사용하지 않았을 때보다 더 균일한 입자분포를 보였다. 따라서 습식분쇄한 초미세액상칼슘을 분말화하여 용해성등 품질특성이 개선됨을 확인하였으며 습식분쇄기술과 분무건조법을 식품가공기술로 활용할 수 있는 가능성을 확보하였다.

• 공업화학
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• 제17권4호
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• pp.420-425
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• 2006

Propylene oxide (PPO)를 gelation agent로 한 졸-겔법으로 입자가 균일하고 자기적 특성이 우수한 $MO{\cdot}Fe_{12}O_{18}$ (M/Ba and Sr)의 구조식을 가지는 M-type hexagonal ferrite를 제조하였다. 본 방법으로 얻은 졸-겔용액은 매우 안정적인 분산상태를 보이며, $Fe^{3+}$의 겔화가 진행되고, 생성된 $Fe_2O_3$의 표면에서 $Ba^{2+}$ 또는 $Sr^{2+}$의 겔화가 진행되는 것으로 설명될 수 있어서, +3가 이하의 금속이라도 +3가 이상의 금속 존재 하에는 겔화가 가능한 것을 확인하였다. 또한, 기존 방법과 비교하여 값싼 원료를 사용하며, 반응 시간도 1 min 이내로 짧아지는 장점이 있다. 본 제조법으로 얻어진 분말은 기왕에 발표된 문헌 값과 비교하면 $150^{\circ}C$ 이상 낮은 열처리 온도에서 최고의 자기적 특성을 나타냈으며, 향상된 자기적 특성을 보였다. Sr-ferrite의 경우 최대포화자화 값 74.4 emu/g, 보자력 값 6198 Oe을, Ba-ferrite의 경우도 최대포화자화 값 68.1 emu/g, 보자력 값 5155 Oe을 보였다. 이들은 기존에 발표된 문헌 값과 비교하면 각각 10%와 5% 이상 증가된 보자력 값을 나타내어, 고밀도 자기기록재료에 적합함을 확인하였다. 제조된 분말은 1차 건조 분말의 경우 3~5 nm의 입자들이 응집된 50 nm 정도의 구형입자가 생성되고, 열처리 후에는 500 nm 정도의 고른 크기를 가진 육각판상형 입자가 생성된다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.219-232
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• 2007

침지침강 상변환법으로 폴리에테르설폰$(PES)-TiO_2$ 복합막을 제조하였다. 14 wt% 및 20 wt%의 PES/NMP 기준 고분자 용액에 $TiO_2$ 나노입자를 PES에 대해 $0{\sim}60$ wt%로 첨가량을 달리하여 복합막 제조에 사용될 캐스팅 용액을 준비하였다. 제조된 $PES-TiO_2$ 복합막의 막 특성과 몰폴로지를 $TiO_2$ 첨가량에 따른 캐스팅 용액의 점도, coagulation value, 광투과도와 복합막의 인장강도, 세공크기 및 접촉각, 표면 및 단면 SEM 사진, BSA 용액의 한외여과 실험을 통해 규명하였다. 캐스팅 용액에 첨가시킨 $TiO_2$ 입자의 함유량이 증가함에 따라 점도는 증가하고 coagulation value는 낮아져 캐스팅 용액의 열역학적 불안정성이 증가하였다. $TiO_2$ 입자의 첨가량이 증가함에 따라 1) 순간분리의 침강형식을 유지하면서 침강속도가 빨라졌으며, 2) 순수투과량, 세공크기 및 압밀화 안정성이 증가하며, 3) 인장강도와 접촉각은 감소하였다. $PES-TiO_2$ 복합막의 BSA 용액에 대한 전량여과식 한외여과 실험결과 $TiO_2$ 입자의 함유량이 증가함에 따라 막의 친수화 특성이 증가하여 투과플럭스가 증가하였으며, $TiO_2$가 첨가되지 않은 막과 비교하여 최대 7배까지 투과 플럭스가 향상되었다.