• 제목/요약/키워드: PVDF nanofibers

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열처리 온도에 따른 PVDF-$SiO_2$ 복합나노섬유의 특성 변화 (Characteristic Change of PVDF-$SiO_2$ Composite Nanofibers with Different Thermal Treatment Temperature)

  • 김영진
    • 폴리머
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    • 제35권6호
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    • pp.605-609
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    • 2011
  • 전기방사법과 열처리 공정을 통하여 PVDF-$SiO_2$ 복합나노섬유를 제조하였으며, 얻어진 나노섬유는 서로 연결된 기공으로 이루어진 적층 구조를 하고 있었다. 즉, 전기방사로 제조된 나노섬유는 직경이 380 nm, 기공도가 80% 이상인 다공성막을 형성하였다. TEM 사진과 EDX 스펙트라의 분석 결과로부터 $SiO_2$가 나노섬유에 균일하게 분산되어 존재한다는 것이 확인되었다. 또한 전기방사법의 도입에 의해 나노섬유의 기공도가 현저히 개선되었다. ATR-FTIR 및 XRD 분석 결과 복합나노섬유 상에서 PVDF는 ${\alpha}$-phase와 ${\beta}$-phase가 혼재되어 있는 결정구조를 가지고 있었으며, 열처리에 의해서 PVDF의 ${\alpha}$-phase가 증가하였으며, 이로 인해 결정화도가 증가하였다. 특히, 기계적 강도, 열적 특성 및 소수성은 열처리 공정에 의해서 매우 증가되는 것을 확인할 수 있었다.

PZT/PVDF 나노섬유의 전기방사 조건 최적화 (Optimization of Electrospinning Conditions for PZT/PVDF Nanofibers)

  • 박춘길;윤지선;조정호;백종후;정영훈;정대용
    • 한국세라믹학회지
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    • 제51권6호
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    • pp.523-526
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    • 2014
  • PZT($Pb(Zr_{0.53}Ti_{0.47})O_3$)/PVDF(poly vinylidene fluoride) nanofibers were prepared based on DMF (dimethylformamide) and acetone solvent by electrospinning. The optimum concentration of a PZT and PVDF composite solution for the formation of nanofibers was found by SEM (scanning electron microscopy) observations. XRD (X-ray diffraction) measurements indicated that the characteristics of PZT and PVDF coexisted. The effects of the PZT concentration on the tensile strength were investigated.

나노 분말 복합체 형성을 통한 PVDF 기반 에너지 하베스팅 소자 성능 향상 기술 동향 (Recent Development in Performance Enhancement of PVDF-Nanopowder Composite-based Energy Harvesting Devices)

  • 최건주;박일규
    • 한국분말재료학회지
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    • 제27권3호
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    • pp.247-255
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    • 2020
  • Recently, interest in technology for eco-friendly energy harvesting has been increasing. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most fascinating materials that has been used in energy harvesting technology as well as micro-filters by utilizing an electrostatic effect. To enhance the performance of the electrostatic effect-based nanogenerator, most studies have focused on enlarging the contact surface area of the pair of materials with different triboelectric series. For this reason, one-dimensional nanofibers have been widely used recently. In order to realize practical energy-harvesting applications, PVDF nanofibers are modified by enlarging their contact surface area, modulating the microstructure of the surface, and maximizing the fraction of the ν-phase by incorporating additives or forming composites with inorganic nanoparticles. Among them, nanocomposite structures incorporating various nanoparticles have been widely investigated to increase the β-phase through strong hydrogen bonding or ion-dipole interactions with -CF2/CH2- of PVDF as well as to enhance the mechanical strength. In this study, we report the recent advances in the nanocomposite structure of PVDF nanofibers and inorganic nanopowders.

산화아연(Zinc oxide) 나노입자와 은나노 와이어(Silver nanowire)를 함유한 Poly(vinylidene fluoride) 복합나노섬유 제조 및 동작 센서로의 적용 가능성 탐색 (Fabrication of Poly(Vinylidene Fluoride) Nanocomposite Fibers Containing Zinc Oxide Nanoparticles and Silver Nanowires and their Application in Textile Sensors for Motion Detection and Monitoring)

  • 양혁주;이승신
    • 한국의류학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.577-592
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    • 2023
  • In this study, nanofiber-based textile sensors were developed for motion detection and monitoring. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) nanofibers containing zinc oxide (ZnO) nanoparticles and silver nanowires (AgNW) were fabricated using electrospinning. PVDF was chosen as a piezoelectric polymer, zinc oxide as a piezoelectric ceramic, and AgNW as a metal to improve electric conductivity. The PVDF/ZnO/AgNW nanocomposite fibers were used to develop a textile sensor, which was then incorporated into an elbow band to develop a wearable smart band. Changes in the output voltage and peak-to-peak voltage (Vp-p) generated by the joint's flexion and extension were investigated using a dummy elbow. The β-phase crystallinity of pure PVDF nanofibers was 58% when analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy; however, the β-phase crystallinity increased to 70% in PVDF nanofibers containing ZnO and to 78% in PVDF nanocomposite fibers containing both ZnO and AgNW. The textile sensor's output voltage values varied with joint-bending angle; upon increasing the joint angle from 45° to 90° to 150°, the Vp-p value increased from 0.321 Vp-p to 0.542 Vp-p to 0.660 Vp-p respectively. This suggests that the textile sensor can be used to detect and monitor body movements.

PVDF 접합제 농도 변화와 탄소나노섬유 전극의 전기화학적 특성 (Electrochemical Properties of Carbon Nanofiber Electrode with Different PVDF Binder Concentration)

  • 최원경;조태환
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.446-451
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    • 2007
  • Physicochemical properties of carbon nanofibers were evaluated as a supercacitor electrode materials could store electrochemical energy reversibly. A capacitance of carbon nanofiber electrode was increased gradually, depending on the PVDF binder ratio. A feasibility of EDLC electrode was estimated with specific surface area measurement by BET method and mesopore structure of carbon nanofiber surface could be explained electrochemical absorption-desorption in aqueous electrolyte. PVDF 5 wt.% ratio in electrode was observed a suitable binder amount by CV result.

A Study of Electrospun PVDF on PET Sheet

  • Chanunpanich, Noppavan;Lee, Byung-Soo;Byun, Hong-Sik
    • Macromolecular Research
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    • 제16권3호
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    • pp.212-217
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    • 2008
  • PVDF ($Kynar^{(R)}$ 761) nanofibers were made by electrospinning with an external voltage of 6-10 kV, a traveling distance of 7-15 cm and a flow rate of 0.4-1 mL/h. Although the mean diameter of the fibers has not changed significantly, the conditions affected the change in diameter distribution. This was attributed to interactions, both attraction and repulsion, between the positive charges on the polymer solutions and the electrically grounded collector. Higher voltages and traveling distance increased the level of attraction between the positive charge on the polymer solution and the electrically grounded collector, resulting in a narrow diameter distribution, In addition, a high flow rate allowed a high population of uniformly charged solutions to travel to the grounded collector, which resulted in a narrow diameter distribution. The optimum conditions for electrospinning of PVDF in DMAc/acetone (3/7 by wt) were a collector voltage of 6 kV, a syringe tip to collector of 7 cm, a flux rate of 0.4 mL/h and 10 kV, 10 cm, 1 mL/h, Since PVDF is widely used as a filtration membrane, it was electrospun on a PET support with a rotating drum as a grounded collector. Surprisingly, some straight nanofibers were separated from the randomly deposited nanofibers. The straight nanofiber area was transparent, while the randomly deposited nanofiber area was opaque. Both straight nanofibers and aligned nanotibers could be obtained by manipulating the PET drum collector. These phenomena were not observed when the support was changed to an Al sheet. This suggests that a pseudo dual collector was generated on the PET sheet. No negative charge was created because the PET sheet was not a conductive material. However, less charge was created when the sheet was not perfectly attached to the metal drum. Hence, the nanotibers jumped from one grounded site to the nearest one, yielding a straight nanofiber.

열처리 온도와 시간에 따른 나노탄소섬유/PVDF 복합재의 전자파 차폐 특성 (Effectiveness of Electromagnetic Interference Shielding of Carbon Nanofiber/Poly(vinylidene fluoride) Composites as a Function of Beat Treatment Temperature and Time)

  • 김명수;이방원;우원준;안광희
    • 폴리머
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    • 제25권3호
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    • pp.367-374
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    • 2001
  • 여러 가지 탄소함유가스로부터 Ni 및 Ni-Cu의 합금촉매를 사용하는 화학증착반응에 의해 제조한 나노탄소섬유를 충전재로 하고, poly(vinylidene fluoride) (PVDF)를 매트릭스로 이용하여 복합재를 제조하여 전자파 차폐성능을 조사해보았다. 전자파 차폐용 충전재의 중요한 물성치인 나노탄소섬유의 전기전도도는 10000psi 압력에서 4.2∼22.4S/cm 사이에 분포하였다. 나노탄소섬유/PVDF 복합재의 전기전도도는 0.22∼2.46 S/cm 사이에 값을 보였고, 전자파 차폐성능은 2∼13 dB 범위를 나타내었다. 나노탄소섬유의 전기전도도는 열처리 온도와 시간의 증가에 따라 높아지지만, 얻어지는 복합재의 전기전도도는 초기에 급속한 증가 후 일정해지는 경향을 나타내었다. 복합재의 전자파 차폐성능은 열처리 온도와 시간의 증가에 따라 증가하다가 감소하였고, 복합재의 전기전도도에 비례하였다. 열처리가 진행됨에 따라 나노탄소섬유의 비표면적이 감소하였으며, 전자파 차폐성능에 충전재의 전기전도도 외에 비표면적이 중요한 변수임을 알 수 있었다.

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전기저항측정 및 미세역학시험법을 이용한 탄소나노섬유/튜브 및 전기방사된 나노섬유/에폭시 복합재료의 계면특성 및 감지능 연구 (Interfacial Properties and Sensing of Carbon Nanofiber/Tube and Electrospun Nanofiber/Epoxy Composites Using Electrical Resistance Measurement and Micromechanical Technique)

  • 정진규;김성주;박종만
    • Composites Research
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    • 제18권4호
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    • pp.21-26
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    • 2005
  • 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유/에폭시 복합재료의 비파괴 손상감지능 및 응력전달 메카니즘이 전기-미세기계적 실험법을 통하여 조사되었다. 전기-미세기계적 실험법은 균일한 반복하중 하에서 전기저항을 측정함으로써 탄소나노복합재료의 감지반응을 평가하는 것이다. 큰 탄소섬유 부피 분율이 있는 복합재료가 에폭시 자체나 작은 부피 분율에 비하여 매우 큰 인장강도 특성을 보여주었다. 탄소나노섬유 복합재료는 제한된 온도범위 내에서 습도 감지능을 보여주었다. 형상비가 작은 탄소나노섬유 복합재료는 많이 첨가된 부피량에 기인하여 보다 큰 겉보기 탄성계수를 보여 주었다. 열처리된 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 증대된 결정화에 기인하여 미처리의 경우보다 큰 기계적 특성을 보여 주었으며, 그 반면에 응력 감지능은 열처리의 경우에 감소를 보여 주었다. 전기 방사된 나노섬유는 또한 응력전달 뿐만 아니라 습도 및 온도에 대한 감지능도 나타내었다. 탄소나노튜브. 탄소나노섬유 및 전기 방사된 PVDF 나노섬유는 나노복합재료의 다기능에 응용할 수 있을 것이다.

β-phase가 향상된 PVDF/TiO2 Nano Web 제조 및 특성 분석 (Manufacturing and Characterization of PVDF/TiO2 Composite Nano Web with Improved β-phase)

  • 배성준;김일진;이재년;서석훈;최필준;심재학;이승걸;고재왕
    • 한국염색가공학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.167-175
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    • 2020
  • In this study, the optimum conditions for manufacturing PVDF nano web according to various electrospinning conditions such as solution concentration and applied voltage conditions were confirmed. The optimum spinning conditions were studied by analyzing the changes in the radioactivity of PVDF/TiO2 nano web according to the TiO2 content and the content of β-phase closely related to the piezoelectric properties under established conditions. As a result, it was confirmed that the concentration of the spinning solution was 20 wt%, the applied voltage was 25 kV, and the TiO2 content was 5 phr. PVDF nano web and PVDF/TiO2 nano web were observed morphologies through Scanning Electron Microscope(SEM) analysis. Formation of β-phase by electrospinning was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) and X-ray Diffractometer(XRD), and the effect of the trapped nano web structure on the piezoelectric properties was investigated.

미세-작동기를 위한 전기방사 CNT/PVDF 나노섬유 기반의 탄소 복합재의 기계적 및 전기적 특성 평가 (Mechanical and Electrical Properties of Electrospun CNT/PVDF Nanofiber for Micro-Actuator)

  • 구가영;왕작가;권동준;박종만
    • Composites Research
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    • 제26권1호
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    • pp.14-20
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    • 2013
  • CNT를 포함하는 전기방사된 PVDF를 작동기 제조의 소재로 사용하였다. 기계적, 전기적특성과 함께 작동기 성능을 평가하기 위해 전기화학적 환경 내에서 전기화학 및 작동기 거동을 조사하였다. 전기방사된 시트의 특징 중 하나인 유연함을 가지며 분산이 잘 되어 접촉면이 많은 이점이 있기 때문에 작동기 제작방법으로 적합하다고 생각되었다. 전기방사는 여러 가지 요인들로 방사형태가 각각 다르게 나타났다. 본 연구에서는 콜렉터를 드럼형태를 사용하여 방사된 나노섬유의 방향성을 가지게 하였으며 형태를 확인하기 위해 전자현미경을 통해 나노섬유가 정렬된 형상을 확인하였다. 전자침 X-ray 미세분석기를 사용하여 PVDF내에 CNT가 함침 되어 나노섬유가 정렬 된 상태를 확인하였으며, 이러한 형태가 미치는 기계적, 전기적 물성에 영향을 평가하기 위해 인장시험을 통해 인장강도와 전기 저항도를 측정하였다. 정렬된 방향의 나노섬유 시트가 정렬의 직각 방향의 시트보다 상대적으로 기계적 그리고 전기적 물성이 좋게 나타났다. 전기방사된 CNT/PVDF 나노섬유 시트가 작동기로 사용 되었을 때 캐스팅으로 제작된 PVDF 시트의 작동기보다 좋은 효율을 확인하기 위해 전기화학적 환경 내에서 작동기 시험을 진행하여, 작동기 효율과 전기적 용량을 측정하였다. 전기방사된 CNT/PVDF 나노섬유 시트는 CNT와 PVDF간의 접촉면이 많기 때문에, 우수한 작동성을 나타내었다.