• 감성과학
• /
• 제19권3호
• /
• pp.43-50
• /
• 2016

전기방사법을 이용하여 향나무 추출물을 함유하는 폴리우레탄 나노섬유를 제조하였다. 폴리우레탄은 적절한 성분 배합 제조가 가능하므로 다양한 산업 분야, 의료 분야에서 널리 이용되고 있는 소재이다. 향나무는 항암, 항균, 항곰팡이, 항바이러스성을 가진 것으로 알려져 있다. 향나무 추출물의 다양한 농도(0.25, 0.5, 1, 1.5wt.%)를 포함하는 폴리우레탄 복합 나노섬유를 제조하였다. 나노섬유를 제조하기 위한 다양한 공정변수(방사용액의 농도, TCD, 인가전압)의 변화를 살펴보았다. 실험을 통해 얻어진 PU방사용액의 적정 전기방사 조건은, 방사용액의 농도가 12wt%, 인가전압은 8kV, TCD는 15cm로 나타났다. SEM을 통한 향나무 추출물을 함유하는 나노섬유의 직경은 435nm~547nm였으며, 향나무 추출물의 함량이 증가함에 따라 나노섬유의 평균직경은 감소하는 것으로 나타났다. 개발된 나노웹은 의료 소재, 보호복 소재, 항균필터 소재 등으로의 활용이 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권4호
• /
• pp.559-564
• /
• 2019

본 연구는 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 전기방사공정 및 후 열처리 공정을 통해 합성했다. 용액에 polystyrene (PS) 나노비드를 첨가하여 방사된 섬유는 열처리 과정을 통해 PS가 제거됨으로써 구조체 내 기공이 균일하게 생성되었으며 이는 구조체 내로 열 전달 및 가스의 침투를 원활히 함으로써 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유가 합성될 수 있었다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유를 리튬 이차전지의 음극활물질로 적용한 결과, $1.0A\;g^{-1}$의 높은 전류밀도에도 불구하고 300 사이클 동안 $815mA\;h\;g^{-1}$ ($646mA\;h\;cm^{-3}$)의 높은 가역 용량을 유지했다. 반면 $ZnCo_2O_4$ 나노 분말은 300 사이클 후 $487mA\;h\;g^{-1}$ ($450mA\;h\;cm^{-3}$)의 방전 용량을 나타냈다. 계층적 구조를 갖는 중공형 $ZnCo_2O_4$ 나노 섬유의 우수한 리튬 저장 특성은 중공 구조 및 섬유 표면을 구성하는 $ZnCo_2O_4$ 나노결정에 기인한 결과이다. 본 연구에서 제안한 계층적 구조를 갖는 중공형 나노 섬유 구조체는 다양한 금속 산화물로 확장 적용이 가능하며 에너지 저장 분야를 포함한 여러 분야에 응용 가능하다.

• Carbon letters
• /
• 제11권1호
• /
• pp.38-40
• /
• 2010

Carbon supported electrocatalysts are commonly used as electrode materials for polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs). These kinds of electrocatalysts provide large surface area and sufficient electrical conductivity. The support of typical PEM fuel cell catalysts has been a traditional conductive type of carbon black. However, even though the carbon particles conduct electrons, there is still significant portion of Pt that is isolated from the external circuit and the PEM, resulting in a low Pt utilization. Herein, new types of carbon materials to effectively utilize the Pt catalyst are being evaluated. Carbon nanofiber/activated carbon fiber (CNF/ACF) composite with multifunctional surfaces were prepared through catalytic growth of CNFs on ACFs. Nickel nitrate was used as a precursor of the catalyst to synthesize carbon nanofibers(CNFs). CNFs were synthesized by pyrolysising $CH_4$ using catalysts dispersed in acetone and ACF(activated carbon fiber). The as-prepared samples were characterized with transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM). In TEM image, carbon nanofibers were synthesized on the ACF to form a three-dimensional network. Pt/CNF/ACF was employed as a catalyst for PEMFC. As the ratio of prepared catalyst to commercial catalyst was changed from 0 to 50%, the performance of the mixture of 30 wt% of Pt/CNF/ACF and 70wt% of Pt/C commercial catalyst showed better perfromance than that of 100% commercial catalyst. The unique structure of CNF can supply the significant site for the stabilization of Pt particles. CNF/ACF is expected to be promising support to improve the performance in PEMFC.

• 한국재료학회지
• /
• 제22권11호
• /
• pp.609-614
• /
• 2012

We report on the NO gas sensing properties of non-directional ZnO nanofibers synthesized using a typical electrospinning technique. These non-directional ZnO nanofibers were electrospun on an $SiO_2$/Si substrate from a solution containing poly vinyl alcohol (PVA) and zinc nitrate hexahydrate dissolved in distilled water. Calcination processing of the ZnO/PVA composite nanofibers resulted in a random network of polycrystalline ZnO nanofibers of 50 nm to 100 nm in diameter. The diameter of the nanofibers was found to depend primarily on the solution viscosity; a proper viscosity was maintained by adding PVA to fabricate uniform ZnO nanofibers. Microstructural measurements using scanning electron microscopy revealed that our synthesized ZnO nanofibers after calcination had coarser surface morphology than those before calcination, indicating that the calcination processing was sufficient to remove organic contents. From the gas sensing response measurements for various NO gas concentrations in dry air at several working temperatures, it was found that gas sensors based on electrospun ZnO nanofibers showed quite good responses, exhibiting a maximum sensitivity to NO gas in dry air at an operating temperature of $200^{\circ}C$. In particular, the non-directional electrospun ZnO nanofiber gas sensors were found to have a good NO gas detection limit of sub-ppm levels in dry air. These results illustrate that non-directional electrospun ZnO nanofibers are promising for use in low-cost, high-performance practical NO gas sensors.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.96-96
• /
• 2016

나노섬유(nanofiber), 나노선(nanowire), 그리고 나노튜브(nanotube)와 같은 1차원 구조의(one-dimensional structure) 나노재료는 벌크(bulk) 및 박막(film) 재료와는 다르게 물리적, 화학적으로 특이한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 나노재료의 구조, 형상, 크기 등에 큰 영향을 받는다. 첫 째, 전기방사(electrospinning) 공정을 이용한 나노섬유의 합성; 용액의 특성, 전기장 세기, 방사시간 등의 변수를 조절하게 되면 방출되는 재료의 형상을 입자 혹은 섬유상의 형태로 얻을 수 있으며, 전기방사를 통해 합성된 나노재료의 소결 온도 및 시간을 달리함으로써 나노입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 템플레이트 합성법(template synthesis) 및 이중노즐(coaxial nozzle)을 이용해 속이 빈 형태인 중공(hollow) 구조의 나노섬유를 얻을 수 있으며, 전기방사에 사용되는 전구물질에 원하는 금속 및 산화물을 첨가함으로써 복합체(composite) 나노섬유를 얻을 수 있다. 둘 째, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정을 이용한 나노선의 성장; 온도, 압력, 전구물질의 양, 그리고 시간 등의 변수를 조절하게 되면 원하는 직경 및 길이를 갖는 나노선을 성장시킬 수 있다. 그리고 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용해 나노선에 추가적인 층을 형성함으로써 코어-셀 구조를 형성할 수 있으며, 감마선, UV와 같은 공정을 이용해 귀금속 촉매를 나노선에 기능화 시킬 수도 있다. 코어-셀 구조를 갖는 나노선/나노섬유는 코어 혹은 셀 층의 전자나 홀의 이동을 유발하여 전자공핍층(electron depletion layer) 또는 정공축적층(hole accumulation layer)을 확대 및 축소시켜 센서의 초기저항을 증가시키거나 감소시키는 역할로써 이용되고 있으며, 특히, 셀 층의 두께가 셀 층 재료의 Debye length와 유사한 크기를 갖게 되면, 셀 층은 완전공핍층(fully depleted layer)을 형성해 최대의 감도를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 다양한 제조 공정을 통해 제작될 수 있는 1차원 나노-구조물을 가스센서에 적용하는 사례들을 소개하고, 이러한 가스센서의 감응성능을 향상시키기 위한 방법의 한 가지로 원자층증착법으로 나노선/나노섬유의 표면에 셀층을 형성하여 감응성 향상 메커니즘 및 관련 주요 변수들을 조사하고자 한다.

• Macromolecular Research
• /
• 제17권11호
• /
• pp.850-855
• /
• 2009

Keratin is an important protein used in wound healing and tissue recovery. In this study, keratin was modified chemically with iodoacetic acid (IAA) to enhance its solubility in organic solvent. Poly(hydroxybutylate-co-hydroxyvalerate) (PHBV) and modified keratin were dissolved in hexafluoroisopropanol (HFIP) and electrospun to produce nanofibrous mats. The resulting mats were surface-characterized by ATR-FTIR, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA). The pure m-keratin mat was cross-linked with glutaraldehyde vapor to make it insoluble in water. The biodegradation test in vitro showed that the mats could be biodegraded by PHB depolymerase and trypsin aqueous solution. The results of the cell adhesion experiment showed that the NIH 3T3 cells adhered more to the PHBV/m-keratin nanofibrous mats than the PHBV film. The BrdU assay showed that the keratin and PHBV/m-keratin nanofibrous mats could accelerate the proliferation of fibroblast cells compared to the PHBV nanofibrous mats.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.702-708
• /
• 2018

휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)은 대기 오염 물질 중 하나로 주로 화석연료 연소, 도료를 사용하는 건축물 자재 등에서 발생한다. VOCs를 흡입하면 두통, 메스꺼움, 구토 등을 발생시켜 인체에 유해하며 심한 경우에는 기억상실을 유발하고, 백혈병의 발병율을 증가시킨다. 따라서 대기 중의 VOCs를 저감하기 위한 방법의 하나로 우리는 전기방사를 이용하여 폴리아크릴로니트릴과 플라이 애쉬 (PAN/FA: polyacrylonitrile/fly ash) 나노복합재를 성공적으로 제조하였다. 또한 이 복합재의 VOCs에 대한 흡착능력을 관찰하기 위해서 주사형 전자현미경(FE-SEM)을 통해 PAN/FA 나노 매트들의 형태학적 구조 관찰과 클로로폼, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 (chloroform, benzene, toluene and xylene) 등 VOCs 성분에 대한 흡착력 실험을 수행한 후 정성 및 정량 (chromatography/mass spectrometry: GC/MS)적으로 분석하였다. 그 결과 40wt%의 FA가 들어있는 PAN 나노섬유가 가장 작은 섬유 지름을 가지고 있었으며, 그 크기는 약 283nm인 것을 확인할 수 있었고, 다른 복합 멤브레인들과 비교하여 VOCs에 대한 흡착력이 우수하다는 것을 실험적으로 규명하였다.

• 멤브레인
• /
• 제30권4호
• /
• pp.228-241
• /
• 2020

리튬 이온 전지의 양극과 음극 사이에 물리적인 층을 만들어주는 분리막은 분리막의 품질에 따라 리튬 이온 전지의 성능을 결정함에 따라 많은 관심을 받고 있다. 일반적으로 전기화학적 안정성과 적절한 역학적 강도를 갖고 있는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 구성된 다공성 막이 리튬 이온 전지의 분리막으로 사용된다. 하지만 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 낮은 열 저항성과 젖음성으로 인해 리튬 이온 전지의 잠재력을 충분히 끌어내지 못한다. 녹는점 이상의 온도에 도달하게 되면 분리막의 구조가 변형되고 리튬 이온 전지는 단락된다. 분리막의 낮은 젖음성은 낮은 이온전도도와 부합하고, 이는 전지의 저항을 상승시킨다. 이러한 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 분리막의 단점을 극복하고자 이중 전기방사방법, 코팅 층 도포 방법, 코어 셸 구조 형성 방법, 제지법 등 여러 가지 방법들이 연구되었다. 언급된 방법들로 합성된 분리막들은 열 저항성과 젖음성이 크게 향상되었고 유연성과 인장 강도 같은 역학적 특성도 향상되었다. 본 리뷰 논문에는 각기 다른 방법으로 형성된 리튬이온 전지의 분리막에 대해서 다루고 있다.

• 접착 및 계면
• /
• 제24권1호
• /
• pp.17-25
• /
• 2023

본 연구는 투명 폐 Polyethylene Terephthalate (PET)병을 재활용하여 지지체를 제조 후에 Polyetherimide (PEI)를 이용하여 친환경적인 유기용매나노여과막 (Organic Solvent Nanofiltration)에 이용하고자 하였다. 제조된 복합막은 먼저, PET 지지체는 전기방사를 통해 제조를 하였으며 이후 내용매성이 우수한 PEI를 이용하여 지지체 위에 캐스팅하였고 비용매 유도상분리(Non-solvent Induced Phase Separation, NIPS) 방법을 이용하여 유기용매나노여과막을 제조하였다. 먼저 막제조에 앞서 제조된 PET 지지체는 모폴로지 분석을 통해 섬유의 직경과 인장강도를 파악하였으며 유기용매나노여과막의 최적 지지체 조건을 확인하였다. 이후 제조된 PET/PEI 복합막은 PEI의 농도에 따른 유기용매나노여과막으로서의 성능을 파악하기 위하여 에탄올에 분자량 697 g/mol을 가지는 Congo red의 제거율을 확인하였으며 최종으로 Congo red의 제거율이 90%이상의 제거율을 가지는 최적의 PET/PEI 복합막을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제36권2호
• /
• pp.126-131
• /
• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.