친수성 및 소수성 나노실리카를 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 커플링제로 사용하여 유리 표면에 거친 스파이크 구조 형성과 반응성 hydroxyl기를 동시에 도입한 후 불소를 함유한 실란으로 2차 코팅처리하여 궁극적으로 발수성 유리 표면 형성의 최적 조건을 확립하는 연구를 수행하였다. 소수성 나노실리카인 실리카 에어로졸을 이용한 초소수 도막의 형성은 나노실리카 표면에 반응성인 -OH기가 존재하지 않아 내구성이 있는 소수성 도막을 형성할 수 없었다. 이에 반하여 친수성기를 가진 나노실리카와 가수분해된 TEOS를 포함하는 코팅액 이용하여 유리 표면을 1차 코팅한 후 2차로 trichloro-(1H,1H,2H,2H)perfluorooctylsilane(TPFOS) 용액으로 코팅하여 $150^{\circ}$ 이상의 수접촉각을 가지는 초소수 표면을 제조하였으며, $1^{\circ}$ 이하의 물 슬라이딩각을 보여 초발수성도 동시에 가지고 있었다. 이에 덧붙여 친수성 나노실리카의 함량이 증가할수록 광투과도가 감소하였으며, TPFOS 용액에 의해서도 광투과도가 감소하였다. 코팅된 유리시편의 내구성 50회 문지름까지는 초소수성을 유지하였으나, 200회 문지름에서는 단지 소수성만을 유지하였다. 결론적으로 최적의 코팅액의 조건은 친수성 나노실리카의 함량이 0.3 g인 HP3 코팅액을 2회 코팅한 후 2차로 TPFOS 용액으로 코팅하는 것이었다. 이렇게 제조된 코팅액은 광투과도가 중요한 솔라셀의 표면 처리제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
Synthesis of nano-silica using water glass in a Sol-Gel process is one of several methods to manufacture nano-silica. In nano-silica synthesized from water glass, there are various metal impurities. However, synthesis of nano-silica using water glass in a Sol-Gel process is an interesting method because it is relatively simple and cheap. In this study, nano-silica was synthesized from water glass; we investigated the effect of pH on the synthesis of nano-silica. The morphology of the nanosilica with pH 2 was flat, but the surface of the nano-silica with pH 10 had holes similar to small craters. As a result of ICP-OES analysis, the amount of Na in the nano-silica with pH 2 was found to be 170 mg/kg. On the other hand, the amount of Na in the nano-silica with pH 10 was found to be 56,930 mg/kg. After calcination, the crystal structure of the nano-silica with pH 2 was amorphous. The crystal structure of the nano-silica with pH 10 transformed from amorphous to tridymite. This is because elemental Na in the nano-silica had the effect of decreasing the phase transformation temperature.
In practical operation, the exposed surfaces may get dirty thus degrade the performance of devices. So the combination of self cleaning and antireflection is very desirable for use in outdoor photovoltaic and displaying devices, self cleaning windows and car windshields. For the purpose of self cleaning, the surface needs to be either superhydrophobic or superhydrophilic. However, in practice AR in the visible region and self cleaning are a pair of competitive properties. To satisfy the requirements for superhydrophobic or superhydrophilic surfaces, high surface roughness is required. But it usually cause severely light scattering. Photo-responsive coatings (TiO2, ZnO etc.) can lead to superhydrophilic. However, the refractive indices are high. Thus for porous structure, controlling pore size in the underwavelength scale to reduce the light scattering is very crucial for highly transparent and self cleaning antireflection coating. Herein, we demonstrate a simple method to make high performance broadband antireflection layer on the glass surface, by "carving" the surface by hot alkali solution. Etched glass has superhydrophilic surface. By chemical modification, it turns to superhydrophobic. Enhanced transparency (up to 97%) in a broad wavelength range was obtained by short time etching. Also antifogging effect has been demonstrated, which may offer advantage for devices working at high humidity environment or underwater. Compositional dependence of the properties was observed by comparing three different commercially available glasses.
GaAs polycrystalline thin films with good performance were prepared on conducting glass by hot wall epitaxy (HWE), which were used for solar cell. Electron probe micro-analyzer (EPMA) was applied for the composition, morphology of surface and cross-section of grown films, and X-ray diffraction (XRD) for their phase structure; Raman scattering spectum (RSS) and photoluminescence (PL) were used for evaluating their optical characteristics. The results show that, there is textured structure on the surface of grown GaAs polycrystalline films, which is greatly promised to be suitable for the candidate of solar cell with low cost and high efficiency. It is concluded that the source and substrate at temperature of 900 ~ 930 $\^{C}$ and 500 $\^{C}$ respectively would be beneficial for such films.
There is a problem to be solved for improvement of durability and safety for concrete When the waterproofing and anticorrosive work of main concrete are design, the material a of construction need to be correctly applied to appropriate circumstance conditions. Epoxy mostly been used for concrete water tank structure. Lately, lots of subjects on adaption res in mortar for waterproofing and anticorrosive are under discussion. Then, we attempt to approach by evaluating and comparing every capabilities with waterproofing materials in this experiment. Capability evaluation items include the bond age and curing conditions, the bond strength after accelerated weathering test and fret impact resistance, a mount of water, seepage quan Through the experiment analysis, we found that waterproofingtity, drinking water chemicals resistance. and anticorrosive resin mortar used with glass fiber cloth, inorgar material is dominantly superior to other waterproofing materials. According to this paper, we suggest the resin mortar as a new surface treatment material water tank structure.
There have been many studies on the biological phenomena of Bioglasses, which nay be used as implant materials in human body. However, not many works on the Bioglass compositions have been reported. In the present study, the effect of Al2O3 substitution for SiO2 in Bioglass of Na2O-CaO-P2O5-SiO2 system on its structure and properties was examined. Infrared and Raman spectroscopic studies for the glass structural analysis, differential thermal analysis and X-ray diffraction analysis for crystallization of the glass were perfomed. Several physical properties, such as thermal expansion coefficient, softening point, microhardness and reaction phenomena, were also measured. The major crystalline phase, after heat treatment of the glasses, was Na2Ca2(SiO2)3 and the crystal was transformed into other phase with increased substitution of Al2O3. The added Al2O3 reduced non-bridging oxygen in glass structure and thermal expansion coefficient, but increased glass density, sofening point and microhardness. When the glasses are reacted in Tris-buffer solution, the substituted Al2O3 inhibited the formation of hydroxyapatite on the Bioglas surface, and no hydroxyapatite was formed for the sample which contained more than 6wt.% of Al2O3 even if they were reacted for 600 hours.
The incorporation of nanoplatelets in composite and polymeric materials represents a recent and innovative approach, holding substantial promise for diverse property enhancements. This study focuses on the application of nanocomposites in the production of sports equipment, particularly soccer balls, aiming to bridge the gap between theoretical advancements and practical implications. Addressing the longstanding challenge of suboptimal interaction between carbon nanofillers and epoxy resin in epoxy composites, this research pioneers inventive solutions. Furthermore, the investigation extends into unexplored territory, examining the integration of glass fiber/epoxy composites with nanoparticles. The incorporation of nanomaterials, specifically expanded graphite and graphene, at a concentration of 25.0% by weight in both the epoxy structure and the composite with glass fibers demonstrates a marked increase in impact resistance compared to their nanomaterial-free counterparts. The research transcends laboratory experiments to explore the practical applications of nanocomposites in the design and production of sports equipment, with a particular emphasis on soccer balls. Analytical techniques such as infrared spectroscopy and scanning electron microscopy are employed to scrutinize the surface chemical structure and morphology of the epoxy nanocomposites. Additionally, an in-depth examination of the thermal, mechanical, viscoelastic, and conductive properties of these materials is conducted. Noteworthy findings include the efficacy of surface modification of carbon nanotubes in preventing accumulation and enhancing their distribution within the epoxy matrix. This optimization results in improved interfacial interactions, heightened thermal stability, superior mechanical properties, and enhanced electrical conductivity in the nanocomposite.
Titanium dioxide ($TiO_2$) films were deposited by RF reactive magnetron sputtering on non-alkali glass and single crystal MgO (100) substrate at substrate temperature of $400^{\circ}C$. Micro structures of $TiO_2$ films were investigated by XRD, FE-SEM, and Pole figure measurements. $TiO_2$ films deposited on glass substrate showed preferred orientation of anatase (101), whereas $TiO_2$ films deposited on the MgO single crystal substrate showed hetero-epitaxial anatase (100). $TiO_2$ film grown on MgO substrate showed higher photoctalytic activity than that of glass substrate.
The possible use of bioglass as implant materials is due to its biocompatibility to human body. Even if many animal studies for the bioglasses have been performed, their compositional dependences of structures and physical properties are not fully understood. In the present work, physical property measurements such as density and thermal expansion coefficient were carried out for the bioglasses, with substitution of CaO for Na2O in bioglass composition (46.1%SiO2, 24.4%Na2O, 26.9%CaO, 2.6%P2O5:mol%). Hydroxyapatite formation on the glass surface was also examined after reacted in Tris-buffer solution. As CaO was substituted for Na2O, the bond strength between nonbridging oxygen and modifier became stronger to make glass structure rigid, and resulted in increase in density and decrease in thermal expansion coefficient. When the bioglasses were reacted in Tris-buffer solution, hydroxyapatite was formed on the bioglass surface for all prepared glasses in 2 hours, independently on CaO content, and the thickness of hydroxyapatite layer was decreased a little, while the thickness of SiO2 rich layer was decreased sharply with CaO content.
Kim, Hwa-Min;Seo, Sung Bo;Kim, Dong Young;Bae, Kang;Sohn, Sun Young
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제14권3호
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pp.152-155
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2013
$TiO_2$ films were deposited on glass substrates with and without $O_2$ plasma etching by using the RF-magnetron sputtering method. We focused on the effect of surface structure on the photoinduced hydrophilic properties of $TiO_2$ films, fabricated on different surface conditions according to the presence or absence of the $O_2$ plasma treatment on glass substrates. The wettability and photoinduced hydrophilic properties of the $TiO_2$ films were investigated according to the changes in water contact angles under UV light irradiations with a very low intensity of 0.1 $mW/cm^2$. The photoinduced hydrophilic properties on the $TiO_2$ formed above the plasma treated glass were also superior to those on the $TiO_2$ formed above the bare glass. This enhanced $TiO_2$ film has been used practically for self cleaning and anti-fogging glasses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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