• Advances in nano research
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• 제12권1호
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• pp.81-99
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• 2022

The aim of current work is to evaluate thermo-electrical characteristics of graphene nanoplatelets Reinforced Composite (GNPRC) coupled with magneto-electro-elastic (MEE) face sheet. In this regard, a cylindrical smart nanocomposite made of GNPRC with an external MEE layer is considered. The bonding between the layers are assumed to be perfect. Because of the layer nature of the structure, the material characteristics of the whole structure is regarded as graded. Both mechanical and thermal boundary conditions are applied to this structure. The main objective of this work is to determine critical temperature and critical voltage as a function of thermal condition, support type, GNP weight fraction, and MEE thickness. The governing equation of the multilayer nanocomposites cylindrical shell is derived. The generalized differential quadrature method (GDQM) is employed to numerically solve the differential equations. This method is integrated with Deep Learning Network (DNN) with ADADELTA optimizer to determine the critical conditions of the current sandwich structure. This the first time that effects of several conditions including surrounding temperature, MEE layer thickness, and pattern of the layers of the GNPRC is investigated on two main parameters critical temperature and critical voltage of the nanostructure. Furthermore, Maxwell equation is derived for modeling of the MEE. The outcome reveals that MEE layer, temperature change, GNP weight function, and GNP distribution patterns GNP weight function have significant influence on the critical temperature and voltage of cylindrical shell made from GNP nanocomposites core with MEE face sheet on outer of the shell.

• Advances in nano research
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• 제16권3호
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• pp.217-229
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• 2024

This paper presents results of visual analysis of cracks formation and propagation of concretes made of quaternary binders (QBC). A composition of the two most commonly used mineral additives, i.e. fly ash (FA) and silica fume (SF) in combination with nanosilica (nS), has been proposed as a partial replacement of the cement. The principal objective of the present study is to achieve information about the effect of simultaneous incorporation of three pozzolans as partial replacement to the OPC on the fracture processes in concretes made from quaternary binders (QBC). The modern and precise non-contact measurement method (NCMM) via digital image correlation (DIC) technique was used, during the studies. In the course of experiments it was established that the substitution of OPC with three pozzolans including the nanoadditive in FA+SF+nS FA+SF+nS combination causes a clear change of brittleness and behavior during fractures in QBCs. It was found that the shape of cracks in unmodified concrete was quasi-linear. Substitution of the binder by SCMs resulted in a slight heterogeneity of the structure of the QBC, including only SF and nS, and clear heterogeneity for concretes with the FA additive. In addition, as content of FA rises throughout each of QBC series, material becomes more ductile and shows less brittle failure. It means that an increase in the FA content in the concrete mix causes a significant change in fracture process in this composite in comparison to concrete with the addition of silica modifiers only.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제89권6호
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• pp.557-570
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• 2024

Due to interfacial ageing, chemical action and interfacial damage, the interface debonding may appear in the interfaces of composite laminates. Particularly, the laminates display a side-dependent effect at small scale. In this work, a three-dimensional (3D) and anisotropic thick nanoplate model is proposed to investigate the effects of imperfect interface and nonlocal parameter on the bending deformation, vibrational response and buckling stability of one-dimensional (1D) hexagonal quasicrystal (QC) layered nanoplates. By combining the linear spring model with the transferring matrix method, exact solutions of phonon and phason displacements, phonon and phason stresses of bending deformation, the natural frequencies of vibration and the critical buckling loads of 1D hexagonal QC layered nanoplates are derived with imperfect interfaces and nonlocal effects. Numerical examples are illustrated to demonstrate the effects of the imperfect interface parameter, aspect ratio, thickness, nonlocal parameter, and stacking sequence on the bending deformation, the vibrational response and the critical buckling load of 1D hexagonal QC layered nanoplate. The results indicate that both the interface debonding and nonlocal effect can reduce the stiffness and stability of layered nanoplates. Increasing thickness of QC coatings can enhance the stability of sandwich nanoplates with the perfect interfaces, while it can reduce first and then enhance the stability of sandwich nanoplates with the imperfect interfaces. The biaxial compression easily results in an instability of the QC layered nanoplates compared to uniaxial compression. QC material is suitable for surface layers in layered structures. The mechanical behavior of QC layered nanoplates can be optimized by imposing imperfect interfaces and controlling the stacking sequence artificially. The present solutions are helpful for the various numerical methods, thin nanoplate theories and the optimal design of QC nano-composites in engineering practice with interfacial debonding.

• Advances in nano research
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• 제17권4호
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• pp.301-313
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• 2024

The main objective of this paper is to study vibration of sandwich cylindrical shell with damaged core and FG face sheets resting on a two-parameter elastic foundation based on three-dimensional theory of elasticity. Three complicated equations of motion for the structure under consideration are semi-analytically solved by using generalized differential quadrature method. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features. A detailed parametric study is carried out in order to reveal the effects of different profiles of two-parameter elastic foundation modulus, different geometrical parameters such as the mid radius-to-thickness ratio, length-to-mean radius ratio and the thickness of face sheets on the vibrational characteristics of the damaged functionally graded sandwich cylindrical shell.

• Advances in nano research
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• 제10권2호
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• pp.115-128
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• 2021

In this article, free vibration behavior of electro-magneto-thermo sandwich Timoshenko beam made of porous core and Graphene Platelet Reinforced Composite (GPLRC) in a thermal environment is investigated. The governing equations of motion are derived by using the modified strain gradient theory for micro structures and Hamilton's principle. The magneto electro are under linear function along the thickness that contains magnetic and electric constant potentials and a cosine function. The effects of material length scale parameters, temperature change, various distributions of porous, different distributions of graphene platelets and thickness ratio on the natural frequency of Timoshenko beam are analyzed. The results show that an increase in aspect ratio, the temperature change, and the thickness of GPL leads to reduce the natural frequency; while vice versa for porous coefficient, volume fractions and length of GPL. Moreover, the effect of different size-dependent theories such as CT, MCST and MSGT on the natural frequency is investigated. It reveals that MSGT and CT have most and lowest values of natural frequency, respectively, because MSGT leads to increase the stiffness of micro Timoshenko sandwich beam by considering three material length scale parameters. It is seen that by increasing porosity coefficient, the natural frequency increases because both stiffness and mass matrices decreases, but the effect of reduction of mass matrix is more than stiffness matrix. Considering the piezo magneto-electric layers lead to enhance the stiffness of a micro beam, thus the natural frequency increases. It can be seen that with increasing of the value of WGPL, the stiffness of microbeam increases. As a result, the value of natural frequency enhances. It is shown that in hc/h = 0.7, the natural frequency for WGPL = 0.05 is 8% and 14% less than its for WGPL = 0.06 and WGPL = 0.07, respectively. The results show that with an increment in the length and width of GPLs, the natural frequency increases because the stiffness of micro structures enhances and vice versa for thickness of GPLs. It can be seen that the natural frequency for aGPL = 25 ㎛ and hc/h = 0.6 is 0.3% and 1% more than the one for aGPL = 5 ㎛ and aGPL = 1 ㎛, respectively.

• 공업화학
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• 제26권5호
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• pp.543-548
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• 2015

리튬이온 전지용 음극소재의 용량 및 사이클 성능을 향상시키기 위해서 Si/C/CNF 합성물의 특성이 조사되었다. 제조과정으로는 SBA-15를 합성하고 볼밀링을 이용한 마그네슘환원을 통해 Si/MgO를 얻은 다음, Phenolic resin과 CNF를 이용해 탄화과정을 거쳐 최종적으로 산처리하여 Si/C/CNF 활물질을 합성하였다. 합성된 Si/C/CNF는 BET, XRD, FE-SEM 그리고 TGA를 이용하여 분석하였다. $50^{\circ}C{\sim}70^{\circ}C$까지 온도에 따라 SBA-15를 합성한 결과 $60^{\circ}C$에서 가장 큰 비표면적을 갖는 결과를 얻었다. 또한 LiPF6 (EC : DMC : EMC = 1 : 1 : 1 vol%) 전해질을 사용하여, 충방전, 사이클, CV와 임피던스 등과 같은 전기화학적 테스트를 수행하여 Si/C/CNF 전극의 이차전지 음극활물질로서 성능을 조사하였다. Si/C/CNF (Si : CNF = 97 : 3 중량비)를 이용한 전지의 용량은 1,947 mAh/g으로 다른 합성물보다 우수한 결과를 보였다. CNF 첨가량이 3 wt%에서 11 wt%로 증가함에 따라 용량 보존율이 84~77%로 안정성이 감소되었다. Si/C/CNF 합성소재 전극이 이차전지의 사이클 성능과 전기전도도를 개선할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제27권3호
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• pp.88-96
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• 2024

리튬금속(Li metal)은 높은 비용량과 에너지 밀도, 낮은 표준 전극 전위로 인해 유망한 음극활 물질로 각광받아온 재료이지만, 충·방전 시 발생하는 수지상 결정인 덴드라이트(dendrite)로 인해 안전성 및 수명안정성에 한계가 있었다. 본 연구에서는 나노 파이버(Nano Fiber) 형태의 도전재인 vapor grown carbon fiber (VGCF)와 은(Ag)의 복합체가 코팅된 분리막을 개발하였으며, 해당 분리막이 리튬금속 음극의 전기화학 특성에 미치는 영향을 연구하였다. VGCF와 Ag의 시너지 효과를 확인하기 위하여 표면 처리되지 않은 분리막, VGCF만 단면 코팅 처리된 분리막을 각각 준비하여 Ag-VGCF 분리막과 비교 평가하였다. Bare 분리막의 경우, 초기 충·방전 과정에서 리튬금속 표면이 덴드라이트로 뒤덮인 반면, VGCF 분리막 및 Ag-VGCF 분리막 모두 분리막 표면에 코팅된 전도성 코팅층 내부에 리튬이 석출되는 거동을 보였다. 또한 Ag-VGCF 분리막은 VGCF 분리막 대비 더욱 균일한 형상의 석출 형태를 보였다. 그 결과 Ag-VGCF 분리막은 Bare 분리막 및 VGCF 분리막 대비 향상된 전기화학적 특성을 보였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제54권3호
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• pp.193-202
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• 2016

목적: 본 연구에서는 치과용 CAD-CAM (computer aided design-computer aided manufacturing) hybrid 수복재료인 LAVA Ultimate와 VITA ENAMIC을 광중합 복합레진을 사용하여 수리할 때 표면처리방법(grinding, air abrasion with aluminum oxide, HF acid)과 접착재료(Adper Single Bond 2, Single Bond Universal)의 종류가 두 재료 사이의 전단결합강도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 재료 및 방법: LAVA Ultimate와 VITA ENAMIC 시편을 30일간 $37^{\circ}C$의 인공타액(Xerova solution)에 보관하여 시효처리를 실시한 후 각각 SiC paper grinding한 것, grinding 후 air abrasion처리를 추가한 것, grinding 후 HF 처리한 것으로 분류하고 각각 no bonding, Adper Single Bond 2, 또는, Single Bond Universal 도포로 세분하여 9개의 group, 총 18개의 subgroup으로 나누어 실험을 실시하였다(N=10). HF 처리group에서는 도재시편을 대조군으로 추가하였다(N=10). 표면 처리 후 광중합 복합레진(Filtek Z250)을 각각의 시편에 부착하고 이를 1주일간 실온의 물에 침적시켰고 이후 전단결합강도를 측정하고 파절양상 및 표면처리 효과를 SEM으로 확인하였다. One-way ANOVA를 이용하여 group 간의 유의성을 분석하였고 사후 분석으로 Scheffe test를 실시하였다(${\alpha}=.05$). 결과: 실험 결과 접착재료 처리를 한 group들이 접착재료 처리를 하지 않은 group에 비해 모든 표면처리에서 더 높은 전단결합력을 나타내었으며, 표면처리만 시행한 group에서는 aluminum oxide air abrasion이 전단결합력의 증가에 약간의 영향을 미치는 것으로 나타났으나 통계적 유의성은 보이지 않았다. 결론: LAVA Ultimate와 VITA ENAMIC의 두 재료를 광중합 복합레진을 이용하여 수리를 실시할 경우 각각의 재료에 적합한 표면처리방법과 접착재료의 선택에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다. 특히 LAVA Ultimate의 경우 접착재료의 사용은 추천된다고 사료되었다.

• Composites Research
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• 제26권5호
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• pp.289-294
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• 2013

고분자 기지에 희석제의 첨가로 CNT 및 CB 입자의 분산성 향상 및 연질의 전극을 만들고자하였다. 희석제, CNT 및 CB 함유량에 따른 연질 전극재료의 전기적 및 기계적 특성을 평가하였다. 전극재료로서 최적의 혼합조건은 기지 (KE-12)를 기본으로 희석제 80, CNT 3.5 그리고 CB 18 (phr)이었다. 이때의 비저항 값은 73 (${\Omega}{\cdot}cm$)이었고, 인장강도와 인장탄성율 그리고 신장율은 각각 0.45 MPa, 0.21 MPa, 184%였다. 또한 최적화된 전극과 탄성체를 이용하여 간단한 구조의 구동기를 제작하여 그 특성을 평가하였다. 작동 전압 25 kV에서 탄성체 KE-12는 2.24 mm의 변위가 발생되었고, 희석제가 50 (phr) 혼합된 KE-12는 4.05mm의 변위가 발생되었다. 희석제 50 (phr) 혼합된 KE-12는 3M의 4910과 같은 탄성계수를 나타내지만, 더 높은 변위를 보였다. 동일한 재료 (KE-12)의 전극과 탄성체로 제작된 구동기는 피로수명 및 응용에 많은 장점이 있을 것으로 보인다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.13-16
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• 2013

양극산화(anodization)공정으로 제작된 규칙성 나노구조의 다공성 산화알루미늄(Aluminum Anodic Oxide, AAO)는 공정이 적용된 LED 모듈은 비교적 쉽고 경제적이므로 최근 LED용 방열소재로 응용하기 위하여 다양하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 LED 모듈은 알루미늄/폴리머/구리 회로층으로 구성되며 절연체 역할을 하는 폴리머는 히트스프레더로 구성되어있다. 그러나 열전도도가 낮은 폴리머로 인하여 LED부품의 열 방출이 원활하지 못하므로 LED의 수명단축 및 오작동에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 대신 상대적으로 열전도도가 우수한 AAO를 양극산화 공정으로 제작하여 히트스프레더(heat spread)로 사용하였다. 이때, AAO와 금속인 구리 회로층간의 접착력을 향상시키기 위하여 스퍼터링 DBC(direct bonding copper)법으로 시드층(seed layer)을 형성한 뒤 최종적으로 전해도금공정으로 구리회로층을 형성하였다. 본 연구에서는 양극 산화공정으로 AAO와 금속간의 접착강도를 개선하여 1.18~1.45 kgf/cm와 같은 우수한 peel strength 값을 얻었다.