• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제34권4호
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• pp.262-268
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• 2021

For the past several decades, various next-generation patterning methods have been developed to obtain well-designed nano-to-micro structures, such as imprint lithography, nanotransfer printing (nTP), directed self-assembly (DSA), E-beam lithography, and so on. Especially, nTP process has much attention due to its low processing cost, short processing time, and good compatibility with other patterning techniques in achieving the formation of high-resolution functional patterns. To transfer functional patterns onto desirable substrates, the use of soft materials is required for precise replication of master mold. Here, we introduce a simple and practical nTP method to create highly ordered structures using various polymeric replica materials. We found that polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and polyvinylpyridine (PVP) are possible candidates for replica materials for reliable duplication of Si master mold based on systematic analysis of pattern visualization. Furthermore, we successfully obtained well-defined metal and oxide nanostructures with functionality on target substrates by using replica patterns, through deposition and transfer process. We expect that the several candidates of replica materials can be exploited for effective nanofabrication of complex electronic devices.

• 공업화학
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• 제32권1호
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• pp.110-116
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• 2021

In this work, the surface of hydrophilic cellulose nanofibrils (CNFs) was modified precisely by varying amounts of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to produce CNF-based particle surfactants. We found that a critical CTAB density was required to generate amphiphilic CTAB-grafted CNF (CNF-CTAB). Compared to pristine CNF, CNF-CTAB was highly efficient at stabilizing oil-in-water Pickering emulsions. To evaluate their effectiveness as particle surfactants, the surface coverage of oil-in-water emulsion droplets was determined by changing the CNF-CTAB concentration in the aqueous phase. Furthermore, styrene-in-water stabilized by CNF-CTAB surfactants was thermally polymerized to produce CNF-stabilized polystyrene (PS) particles, offering a great potential for various applications including pharmaceuticals, cosmetics, and petrochemicals.

• Membrane and Water Treatment
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• 제14권1호
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• pp.19-25
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• 2023

The studies on the effect of different plastic properties (e.g., types, shapes, presence of additivies) on the sorption of contaminants in the agricultural environment are limited. In this study, Cu and Pb, the commonly found heavy metals in the environment, were used to investigate the sorption capacities of microplastics (MPs). The Pb sorption capacity increased in the order of polystyrene (PS)<polyethylene (PE)<polyvinyl chloride (PVC). The estimated Cu sorption capacity was greater for the PE films than the PE fragments, while the sorption strength was greater for the PE fragments. This suggests that the shapes of MPs can affect the contaminant sorption capacities. With the PE fragments, the Pb sorption capacity was greater than the Cu sorption capacity by 10-12 times. Also, the Pb and Cu sorption capacities were greater for the PE fragments with additives than the PE fragment without additives. After the sorption of Pb or Cu on MPs, the toxic effects of the Pb or Cu solutions were decreased, suggesting that the toxic effects of contaminants can be affected by the co-presence of MPs in the environment. Overall, the results show that different types and shapes of MPs and the presence of additives can affect the heavy metal sorption capacities of MPs.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.8.1-8.1
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• 2011

Nanocrystalline titanium dioxide ($TiO_2$) materials have been widely used as an electron collector in DSSC. This is required to have an extremely high porosity and surface area such that the dye can be sufficiently adsorbed and be electronically interconnected, resulting in the generation of a high photocurrent within cells. In particular, their geometrical structures and crystalline phase have been extensively investigated as important issues in improving its photovoltaic efficiency. In this study, we present a new strategy to fabricate a photoelectrode having a periodic structured $TiO_2$ film templated from 1D or 3D polystyrene (PS) microspheres array. Monodisperse PS spheres of various radiuses were used for colloidal array on FTO glasses and two types of photoelectrode structures with different $TiO_2$ materials were investigated respectively. One is the igloo-shaped electrode prepared by $TiO_2$ deposition by RF-sputtering onto 2D microsphere-templated substrates. At the interface between the film and substrate, there are voids formed by the decomposition of PS microspheres during the calcination step. These holes might be expected to play the predominant roles as scattering spherical voids to promote a light harvesting effect, a spacious structure for electrolytes with higher viscosity and effective paths for electron transfer. Additionally the nanocrystalline $TiO_2$ phase prepared by the RF-sputtering method was previously reported to improve the electron drift mobility within $TiO_2$ electrodes. This yields solar cells with a cell efficiency of 2.45% or more at AM 1.5 illumination, which is a very remarkable result, considering its $TiO_2$ electrode thickness (<2 ${\mu}m$). This study can be expanded to obtain higher cell efficiency by higher dye loading through the increase of surface area or multi-layered stacking. The other is the inverse opal photonic crystal electrode prepared by titania particles infusion within 3D colloidal arrays. To obtain the enlargement of ordered area and high quality of crystallinity, the synthesis of titania particles coated with a organic thin layer were applied instead of sol-gel process using the $TiO_2$ precursors. They were dispersed so well in most solvents without aggregates and infused successfully within colloidal array structures. This ordered mesoporous structure provides the large surface area leading to the enough adsorption of dye molecules and have an light harvesting effect due to the photonic band gap properties (back-and-forth reflection effects within structures). A major advantage of this colloidal array template method is that the pore size and its distribution within $TiO_2$ photoelectrodes are determined by those of latex beads, which can be controlled easily. These materials may have promising potentials for future applications of membrane, sensor and so on as well as solar cells.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.84-85
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• 2009

New approaches for detecting, preventing and remedying environmental damage are important for protection of the environment. Procedures must be developed and implemented to reduce the amount of waste produced in chemical processes, to detect the presence and/or concentration of contaminants and decontaminate fouled environments. Contamination can be classified into three general types: airborne, surface and structural. The most dangerous type is airborne contamination, because of the opportunity for inhalation and ingestion. The second most dangerous type is surface contamination. Surface contamination can be transferred to workers by casual contact and if disturbed can easily be made airborne. The decontamination of the surface in the nuclear facilities has been widely studied with particular emphasis on small and large surfaces. The amount of wastes being produced during decommissioning of nuclear facilities is much higher than the total wastes cumulated during operation. And, the process of decommissioning has a strong possibility of personal's exposure and emission to environment of the radioactive contaminants, requiring through monitoring and estimation of radiation and radioactivity. So, it is important to monitor the radioactive contamination level of the nuclear facilities for the determination of the decontamination method, the establishment of the decommissioning planning, and the worker's safety. But it is very difficult to measure the surface contamination of the floor and wall in the highly contaminated facilities. In this study, the poly(styrene-ethyl acrylate) [poly(St-EA)] core-shell composite polymer for measurement of the radioactive contamination was synthesized by the method of emulsion polymerization. The morphology of the poly(St-EA) composite emulsion particle was core-shell structure, with polystyrene (PS)as the core and poly(ethyl acrylate) (PEA) as the shell. Core-shell polymers of styrene (St)/ethyl acrylate (EA) pair were prepared by sequential emulsion polymerization in the presence of sodium dodecyl sulfate (SOS) as an emulsifier using ammonium persulfate (APS) as an initiator. The polymer was made by impregnating organic scintillators, 2,5-diphenyloxazole (PPO) and 1,4-bis[5-phenyl-2-oxazol]benzene (POPOP). Related tests and analysis confirmed the success in synthesis of composite polymer. The products are characterized by IT-IR spectroscopy, TGA that were used, respectively, to show the structure, the thermal stability of the prepared polymer. Two-phase particles with a core-shell structure were obtained in experiments where the estimated glass transition temperature and the morphologies of emulsion particles. Radiation pollution level the detection about under using examined the beta rays. The morphology of the poly(St-EA) composite polymer synthesized by the method of emulsion polymerization was a core-shell structure, as shown in Fig. 1. Core-shell materials consist of a core structural domain covered by a shell domain. Clearly, the entire surface of PS core was covered by PEA. The inner region was a PS core and the outer region was a PEA shell. The particle size distribution showed similar in the range 350-360 nm.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.141-150
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• 2022

이 실험에 사용한 부갑상선의 상피 세포막모델은 PS-DVB(polystyrene-diviny lbenzene)로서 술폰화 혼성 중합 막으로 제조한 이온투과성 고분자막이며 이 고분자막(세포막모델)을 이용하여 고에너지 엑스선(6MV X선)을 조사할 때 막의 수분흡수율 차이, 고정전달자(SO₃^2-)의 농도 차이, 초기 pH 차이, OH^-이온의 농도 차이가 세포의 내부·외부 사이에서 칼슘이온(Ca²⁺)의 농도 차이로 나타나게 되고 그 영향으로 부갑상선호르몬의 분비량과 생성량의 차이로 발생하게 되는데 이런 영향을 구명하기 위해서 상피세포의 세포막을 통한 칼슘이온(Ca²⁺)의 초기 병류성과 항류성 투과전달 특성에 관하여 연구를 하게 되였다. 36.5℃로 고정된 상피세포의 고분자 막(세포막모델)을 방사선을 조사할 때 막의 수분흡수율 차이로 인해서 고정전달자(SO₃^2-)의 농도변화가 비 조사된 세포막모델보다 약 2.17배 정도 감소하였고 고정전달자(SO₃^2-)의 농도 차이, 초기 pH 차이, OH-이온의 농도 차이에 따라서 혈중 칼슘이온(Ca²⁺)의 초기 병류성과 항류성 전달속도 변화가 비조사된 세포막모델보다 각각 약 2.68배 ~ 6.87배, 약 1.42배 ~ 1.63배, 약 2.07 ~ 1.67배 정도 감소하였다. 결국, 방사선 조사로 인해서 부갑상선의 상피 세포막에서 혈중 칼슘이온(Ca²⁺)의 초기 병류성과 항류성 전달속도변화가 비정상적으로 되어 상피세포의 장애가 발생하고 부갑상선호르몬의 분비량과 생성량 감소도 동반하게 되었다고 추론되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.588-596
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• 2006

폴리스티렌 막(polystyrene membrane, PS)의 표면을 Ar, $O_2$ 플라즈마로 처리하고, 처리 전후의 변화를 관찰하였고, $CO_2$, $N_2$의 투과도와 $N_2$에 대한 $CO_2$의 선택도는 연속흐름 기체 투과 분석장치(GPA)를 이용하여 측정하였다. Ar플라즈마 처리의 경우 O/C비율이 0에서 0.179로 증가하고, 표면 거칠기가 $15.86{\AA}$에서 $71.64{\AA}$로 증가함으로써 접촉각은 처리전의 $89.16^{\circ}$에서 $18.1^{\circ}$로 감소하였다. 따라서 플라즈마 처리는 막표면을 높은 친수성을 갖도록 만들었다. $CO_2$의 투과도와 선택도에 대한 Ar플라즈마 처리최적조건은 60 W, 2 min, $70^{\circ}C$이며, 투과도와 선택도는 각각 $2.1{\times}10^{-12}[m^3(STP){\cdot}m/m^2{\cdot}sec{\cdot}atm]$와 4.51이었다. $O_2$플라즈마 처리의 경우에, 접촉각은 O/C비율(0.189)과 표면 거칠기($57.10{\AA}$)의 증가에 의해 $13.56^{\circ}$로 감소하였다. 최적의 처리조건은 90 W-2 min-$70^{\circ}C$이며, 값 $7.1{\times}10^{-12}[m^3(STP){\cdot}m/m^2{\cdot}sec{\cdot}atm]$와 값 11.5이었다. 플라즈마 처리 후 막 표면의 변화는 표면에서의 교차결합과 식각효과의 경쟁적인 관계에 의해 결정된다. 결국 플라즈마 처리된 막의 투과도와 선택도가 플라즈마 기체, 처리시간, 출력세기등과 같은 플라즈마 상태를 제어함으로써 향상되었음을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제18권2호
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• pp.116-123
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• 2008

폴리스티렌-블록-폴리히드록에틸 메타크릴레이트(PS-b-PHEMA), 술포석시닉산(SA), 인텅스텐산(PWA)으로 구성된 수소 이온 전도성 나노복합 고분자 전해질막을 제조하였다. 폴리히드록에틸 메타크릴레이트(PHEMA) 블록의 히드록실그룹(-OH)와 술포석시닉산(SA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 전해질막을 가교시켰다. 폴리헤테로산(PWA)을 도입했을 때, $SO_3^-$ 그룹의 신축 밴드가 $1187cm^{-1}$에서 $1158cm^{-1}$로 낮아졌으며, 이는 PWA 입자가 전해질막의 술폰산 그룹과 상호작용함을 나타낸다. PWA 함량이 30wt%가 되었을 때, 상온 전도도는 0.045에서 0.062S/cm로 증가되었으며, 이는 PWA 입자의 고유 전도도 특성과 전해질막의 술폰산기의 산도가 증가했기 때문이다. 또한 30wt%를 함유한 복합 전해질막은 $100^{\circ}C$에서는 최대 0.126 S/cm의 수소 이온 전도도를 나타내었다 PWA가 첨가됨에 따라 복합 전해질막의 열적특성 또한 증가하였다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권2호
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• pp.166-173
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• 2016

본 연구에서는 과채류의 포장실태를 조사하고, 포장방법을 달리한 토마토 및 파프리카의 저장 중 품질변화를 측정하였다. 포장실태조사는 서울에 소재한 백화점, 대형할인 마트, 동네슈퍼마켓을 대상으로 조사하였으며 주로 골판지 상자, PP, LDPE, PS, PVC 등의 재질로 포장되어 있었다. 이를 바탕으로 토마토와 파프리카의 포장형태별 품질변화를 측정하기 위하여 토마토는 골판지 상자+PP film, PP film bag, 파프리카는 PP film bag, 스티로폼 tray+PVC film wrapping 형태로 포장한 후 상온저장하며 품질변화를 측정 하였다. 저장 48시간 후 포장하지 않은 토마토와 파프리카의 중량감모율이 다른 처리구에 비하여 증가하였으며 경도는 저장 중 감소하였다. 골판지 상자로 포장한 토마토는 저장 중 가용성 고형분 함량이 유의적으로 높았던 반면, pH값은 처리구 중에서 가장 낮았으며 유의적인 차이는 없었다. 토마토는 골판지 상자+PP film, 파프리카는 PP film bag으로 포장한 경우 저장 중 품질유지에 효과적이었다.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.153-160
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• 2020

미세플라스틱 관련 대부분의 연구에서는 미세플라스틱(MP)을 5mm 미만의 플라스틱 입자로 정의하고 있다. 미세플라스틱은 자연계에 광범위하게 분포함으로써 인간과 환경에 잠재적 위험성이 높아지고 있는 물질이다. 특히 미세플라스틱은 인간을 포함하여 살아있는 생명체에게 물리적 영향을 줄 뿐만 아니라 신진대사와 호르몬 등과 같은 생태적 기능에 심각한 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구는 환경에서 미세플라스틱의 근원, 경로 및 영향에 대한 이해를 돕기 위해 수행되었다. 미세플라스틱은 본질적으로 1 차 및 2 차 미세플라스틱으로 분류되며, 물리적 및 화학적 특성에 따라 분류되기도 한다. 미세플라스틱의 주요 경로는 강우유출수와 폐수를 통한 배출이며, 하천과 하구역을 거쳐 해양과 같은 대규모 수역으로 이동한다. 미세플라스틱은 폐수 처리 과정에서 크게 제거되기 때문에 폐수처리장 유출수의 미세플라스틱 농도는 강우유출수 내 농도보다 상대적으로 낮게 나타난다. 그러나 폴리머의 분포 측면에서는 폐수가 강우유출수보다 다양한 폴리머 종류를 포함하고 있는 것으로 나타났다. 폐수와 강우유출수에서 발견되는 일반적인 폴리머 유형은 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등으로 나타났다. 환경에서 지속적으로 배출이 증가하고 있는 미세플라스틱의 수는 인간과 다른 생명체에게 미래 위험을 줄 수 있다. 그 동안 미세플라스틱에 대한 연구 결과물의 수가 증가함에도 불구하고 환경에 미치는 영향을 완화하기 위한 구체적 규제 및 관리 전략을 수립하기에는 많은 추가 연구가 필요한 것으로 나타났다.