• 한국분말재료학회지
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• 제22권2호
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• pp.122-128
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• 2015

In this study, titanium(Ti) meshes and porous bodies are employed to synthesize carbon nanotubes(CNTs) using methane($CH_4$) gas and camphene solution, respectively, by chemical vapor deposition. Camphene is impregnated into Ti porous bodies prior to heating in a furnace. Various microscopic and spectroscopic techniques are utilized to analyze CNTs. It is found that CNTs are more densely and homogeneously populated on the camphene impregnated Ti-porous bodies as compared to CNTs synthesized with methane on Ti-porous bodies. It is elucidated that, when synthesized with methane, few CNTs are formed inside of Ti porous bodies due to methane supply limited by internal structures of Ti porous bodies. Ti-meshes and porous bodies are found to be multi-walled with high degree of structural disorders. These CNTs are expected to be utilized as catalyst supports in catalytic filters and purification systems.

• 한국분말재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.235-239
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• 2016

This study is performed to fabricate a Ti porous body by freeze drying process using titanium hydride ($TiH_2$) powder and camphene. Then, the Ti porous body is employed to synthesize carbon nanotubes (CNTs) using thermal catalytic chemical vapor deposition (CCVD) with Fe catalyst and methane ($CH_4$) gas to increase the specific surface area. The synthesized Ti porous body has $100{\mu}M$-sized macropores and $10-30{\mu}m$-sized micropores. The synthesized CNTs have random directions and are entangled with adjacent CNTs. The CNTs have a bamboo-like structure, and their average diameter is about 50 nm. The Fe nano-particles observed at the tip of the CNTs indicate that the tip growth model is applicable. The specific surface area of the CNT-coated Ti porous body is about 20 times larger than that of the raw Ti porous body. These CNT-coated Ti porous bodies are expected to be used as filters or catalyst supports.

• Composites Research
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• 제34권1호
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• pp.47-50
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• 2021

본 논문은 차량에 사용되는 B필러의 강화재를 기존의 스틸 소재에서 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)와 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)로 대체하여 경량화하는 것이 목표다. 이를 위해서는 무게는 감소시키면서 기존 B필러를 대체할 수 있는 구조안정성을 확보해야 한다. 기존 B필러는 스틸 아우터(outer)를 포함하여 다양한 형상의 스틸 강화재로 구성되며, 이와 같은 스틸 강화재 중 2가지의 스틸 강화재를 복합재로 대체하고자 한다. 이와 같은 스틸 강화재는 강화재 각각을 따로 제작하여 용접을 통해 결합되지만, 복합재 강화재는 패치(patch) 형태의 CFRP와 리브(rib) 구조의 GFRP를 활용하여 압축과 사출 공정을 통해 한번에 제작된다. CFRP는 B필러의 고강도부에 부착되어 측면 하중에 저항하도록 하였으며, GFRP 리브는 위상 최적화(Topology optimization) 기법을 통해 비틀림과 측면 하중을 저항하도록 설계하였다. 구조해석을 통해 기존 스틸 강화재와 비교 분석을 수행하였고, 경량화율을 산출하였다.

• Advances in nano research
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• 제16권5호
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• pp.509-519
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• 2024

In this study, the static analysis of carbon nanotube-reinforced composites (CNTRC) beams resting on a Winkler-Pasternak elastic foundation is presented. The developed theories account for higher-order variation of transverse shear strain through the depth of the beam and satisfy the stress-free boundary conditions on the top and bottom surfaces of the beam. To study the effect of carbon nanotubes distribution in functionally graded (FG-CNT), we introduce in the equation of CNT volume fraction a new exponent equation. The SWCNTs are assumed to be aligned and distributed in the polymeric matrix with different patterns of reinforcement. The rule of mixture is used to describe the material properties of the CNTRC beams. The governing equations were derived by employing Hamilton's principle. The models presented in this work are numerically provided to verify the accuracy of the present theory. The analytical solutions are presented, and the obtained results are compared with the existing solutions to verify the validity of the developed theories. Many parameters are investigated, such as the Pasternak shear modulus parameter, the Winkler modulus parameter, the volume fraction, and the order of the exponent in the volume fraction equation. New results obtained from bending and stresses are presented and discussed in detail. From the obtained results, it became clear the influence of the exponential CNTs distribution and Winkler-Pasternak model improved the mechanical properties of the CNTRC beams.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.193-198
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• 2021

본 연구에서는 초고압(Extra High Voltage) 케이블의 방식층(Oversheath)에 사용되는 반도전성 난연컴파운드의 보다 우수한 내충격성 및 전기적 특성을 만족할 수 있는 나노융복합 소재기술에 대해 연구하였다. 반도전성 난연컴파운드에 사용되는 도전성 카본블랙 일부를 CNT(carbon nano tube)로 대체하였으며, 이때 물성변화를 분석하였다. 전기적 특성이 현격하게 뛰어난 탄소나노튜브의 적용을 통해 소량의 전도성필러 처방으로도 보다 우수한 전기적 특성을 부여할 수 있게 된다. 또한, 컴파운드 기준 전체 필러량이 감량됨에 따라서 가공성이 향상되며, 특히 유연성 및 내충격성이 향상되기 때문에 케이블의 내구성 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.73-76
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• 2005

Carbon nanotubes (CNTs) have attracted an increasing attention due to their superior mechanical properties and potential application in industries. The strength of CNT has been predicted or calculated through several simulation techniques but actual experiments on stress-strain behavior are rare due to its dimensional limit, nanoscale positioning/manipulation, and instrumental resolution. We have attempted to observe straining responses of a multi-walled carbon nanotube (MWNT) by performing an in-situ tensile testing in a scanning electron microscope. The carbon nanotube, having its both ends attached on a cantilever force sensor and Y-shaped support, was elongated by a computer-controlled nanomanipulator. Linear deformation and fracture behaviors of MWNT were successfully observed and its force-displacement curve was also measured from the bending stiffness and displacement of the force sensor and manipulator.

• Smart Structures and Systems
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• 제30권2호
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• pp.135-143
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• 2022

The object of this paper is to investigate the free vibration behavior under the effect of carbon nanotube distribution in functionally graded carbon nanotube-reinforced composite (FG-CNTRC) by using higher-order shear deformation theories. In this work, we present a novel distribution method for carbon nanotubes in the polymer matrix by using a new exponential power law distribution of carbon nanotube volume fraction. It is assumed that the SWCNTs are aligned along the beam axial direction and the distribution of the SWCNTs may vary through the thickness of the beam with different patterns of reinforcement. The rule of mixtures is used in order to obtain material properties of the CNTRC beams. Hamilton's principle is used in deriving the equations of motion. The validity of the free Vibration results is examined by comparing them with those of the known data in the literature. The results that obtained indicate that the carbon nanotube volume fraction distribution play a very important role on the free vibrations characteristics of the CNTRC beam.

• 한국진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.70-76
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• 2011

전자 방출원 및 디스플레이 응용분야에서 우수한 가능성을 보이고 있는 이중벽 탄소나노튜브를 Tetrahydrofuran (THF) 열분해 방법으로 대량 합성하였다. 합성된 이중벽 탄소나노튜브는 불순물로 비정질 탄소와 금속촉매를 포함하고 있어, 이를 제거하기 위해 열처리와 과산화수소, 질산, 염산을 이용한 산 처리를 하였다. 정제된 이중벽 탄소나노튜브를 계면 활성제인 Sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS)를 사용하여 잉크를 제작하였고, 잉크를 스프레이 방법으로 Indium Tin Oxide (ITO)기판에 분무하여 전계방출을 위한 에미터를 제작하였다. 본 연구에서는 염산 처리 시간에 따른 이중벽 탄소나노튜브의 특성을 X-ray diffraction, Thermal Gravity Analysis (TGA) 측정을 통해 평가하였고, 염산 처리 시간이 증가할수록 전계방출 특성이 향상되는 것을 FE-current 측정으로 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.426-438
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• 2023

차세대 전지로 주목받는 리튬-황 전지는 높은 에너지 밀도를 갖는 반면, 황의 절연 특성, 셔틀 현상 그리고 부피팽창으로 인하여 상용화에 어려움이 있다. 본 연구에서는 경제적이고 간단한 진공여과 방법으로 바인더와 집전체가 없는 프리스탠딩 전극을 제조하였고 탄소나노튜브(CNT)를 황의 전기전도도 향상을 위하여 사용하였다. 여기서 CNT는 집전체와 도전재 역할을 동시에 수행하였다. 추가로 리튬폴리설파이드의 흡착에 용이한 금속산화물(MO_x, M=Ni, Mg)을 CNT/S 전극에 첨가함으로써 리튬-황 전지의 셔틀반응을 억제하였다. MO_x@CNT/S 전극은 금속산화물을 도입하지 않은 CNT/S 전극에 비해 높은 용량 특성과 사이클 안정성을 나타내었으며, 이는 금속산화물의 우수한 리튬폴리설파이드 흡착 특성으로 인하여 황 활물질의 손실을 억제한 결과이다. MO_x@CNT/S 전극 중에서 NiO를 도입한 NiO@CNT/S 전극은 1 C에서 780 mAh g^-1의 높은 방전용량을 나타내었고 200 사이클 후 134 mAh g^-1으로 극심한 용량 감소가 나타났다. MgO@CNT/S 전극은 비록 초기 사이클에 544 mAh g^-1의 낮은 방전용량을 나타냈지만, 200 사이클까지 용량을 90% 유지하는 우수한 사이클 안정성을 나타내었다. 고용량과 사이클 안정성 확보를 위하여 Ni:Mg를 0.7:0.3의 비율로 혼합한 Ni_0.7Mg_0.3O@CNT/S 전극은 755 mAh g^-1 (1 C)의 초기 방전용량과 200 사이클 후에도 90% 이상의 용량 유지율을 나타내었다. 따라서 이원 금속산화물의 CNT/S 프리스탠딩으로의 적용은 고용량 특성뿐만 아니라 가장 큰 문제인 리튬폴리설파이드의 용출을 효과적으로 개선하여 경제적이고 고성능 리튬-황 전지의 개발이 가능함을 시사한다.

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2007년도 7th International Meeting on Information Display 제7권1호
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• pp.782-785
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• 2007

We studied the effect of current-aging on field emission from carbon nanotubes field emitter arrays (CNT-FEAs) selectively patterned by the resist-assistan tpatterning(RAP) process. After sustaining the electric field when starting emission current density $(J_s)$ is $0.1\;mA/cm^2$ during 40 hrs, it was observed that the field emission property and uniformity were remarkably improved due to the elimination of oxygen atom and thus the reconstruction of carbon bonding at the tip of CNTs during field emission.