• 멤브레인
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• 제28권2호
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• pp.105-112
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• 2018

본 연구는 GO (graphene oxide)를 활용한 기체 분리막 연구를 위해 기체투과도가 우수한 PTMSP [poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]에 GO를 첨가하여 PTMSP-GO 고분자 복합막을 제조하고, $N_2$, $CH_4$, $CO_2$에 대한 투과특성을 연구하였다. PTMSP-GO 복합막의 기체투과는 $N_2$ < $CH_4$ < $CO_2$ 순으로 높은 기체투과도 값을 가졌다. $N_2$, $CH_4$, $CO_2$의 기체투과 경향은 GO 함량 0~10 wt% 범위에서 함량이 증감함에 따라 기체투과도가 감소하다가 10~30 wt% 범위에서 증가하는 현상을 보였다. 적은 GO 함량범위에서는 복합막 내에서 GO가 barrier로 작용하여 확산성 감소로 기체투과도가 감소하였고, 일정 함량범위 이상에서는 계면에 생기는 void로 인해 기체투과도가 증가하였다. 그리고 $CO_2$는 GO의 -COOH에 친화성을 가지고 있어 선택도($CO_2/N_2$)와 선택도($CO_2/CH_4$)는 GO 함량이 증가하면서 점차 증가하는데 선택도($CO_2/N_2$)는 PTMSP-GO 10 wt%에서 10.6로 가장 높은 선택도를 보였고, 선택도($CO_2/CH_4$)는 PTMSP-GO 20 wt%에서 3.4로 가장 높은 선택도를 보였다. 그러나 일정 함량 이상에서 선택도($CO_2/N_2$)와 선택도($CO_2/CH_4$) 모두 감소하였는데 GO 함량이 많아지면서 GO 충진물 간의 응집현상이 심해지고, GO 응집물로 인하여 $CO_2$에 대한 용해도 효과가 낮아져 선택도가 감소되었다. PTMSP-GO 20 wt% 복합막은 PTMSP 단일막보다 증가된 $CO_2$ 투과도와 선택도($CO_2/CH_4$)를 보이면서 기체투과 특성이 향상되었다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.98-105
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• 2022

본 연구에서는, 미세유체 시스템 기반 폴리바이닐알코올(PVA)/그래핀 옥사이드(GO)/산화철(Fe₃O₄) 자성 마이크로겔을 제조하고 겔의 염료 흡착성능을 평가하였다. 겔의 흡착성능(q_e)은 염료의 농도, pH, 및 접촉시간을 변수로 하여 평가하였다. 사용된 염료는 메틸렌 블루(MB), 크리스탈 바이올렛(CV), 말라카이트 그린(MG)이며, 마이크로겔은 메틸렌 블루에 대해 가장 높은 흡착성능(191.1 mg/g)을 나타내었다. pH에 따른 겔의 흡착성능은 염료가 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 모든 염료에서 pH가 10일 때 가장 높은 흡착성능을 나타냈다. 등온흡착 데이터분석을 통해 Langmuir 등온선의 일치도가 높아 단분자층 흡착임을 확인하였으며, 동역학적 분석에서는 유사 1차 반응 보다 유사 2차 반응의 일치도가 높아 화학흡착임을 확인하였다. 또한, 자성 마이크로겔의 회수와 겔표면에 흡착된 염료의 탈착을 통한 재사용 성능을 평가하였는데, 흡착성능은 흡·탈착 5회동안 70% 이상의 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제22권4호
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• pp.258-268
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• 2016

본 연구에서는 카르복시메틸셀룰로스(CMC)를 기반으로 한 복합 초흡수제를 전자빔 조사에 의해 제조하였다. CMC의 조성을 제조에 사용한 증류수의 양을 기준으로 하여 4 wt%, 5 wt%, 6 wt%, 7 wt%로 달리 하여 초흡수제를 제조하였다. 또한, 복합 초흡수제 제조를 위한 첨가물질로 그라파이트 산화물, 환원 그래핀 산화물, 활성탄, 벤토나이트를 사용하였다. CMC의 조성비와 첨가물질의 종류에 따라 제조된 초흡수제의 특성이 어떻게 달라지는지 조사하였다. 제조된 물질에서 기능기를 확인하기 위해 적외선분광분석을 수행하였고, 각 시료의 기계적 강도, 겔분율, 팽윤 속도, 평형 팽윤비 등을 측정하였다. 팽윤 실험은 증류수, 우레아 수용액, 생리 식염수에서 진행하였다. 제조된 초흡수제를 5회에 걸쳐 재사용하면서 겔분율과 팽윤비의 변화를 관찰하였다. 제조된 초흡수제들 중 5 wt%의 CMC를 사용하고 그래핀 물질을 첨가물질로 하여 제조한 복합 초흡수제인 $C_{5%}GO$와 $C_{5%}rGO$가 가장 우수한 기계적 특성을 나타내었으며, 우레아 수용액과 생리 식염수에서의 팽윤비도 상대적으로 높았다.

• Advances in nano research
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• 제12권1호
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• pp.73-79
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• 2022

Due to the extensive use of concrete structures in various applications, the improvement of their strength and quality has become of great importance. A new way of achieving this purpose is to add different types of nanoparticles to concrete admixtures. In this work, a mathematical model has been employed to analyze the vibration of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles. To verify the accuracy of the presented model, an experimental study has been conducted to compare the compressive strengths of these beams. Since GO nanoparticles are not readily dissolved in water, before producing the concrete samples, the GO nanoparticles are dispersed in the mixture by using a shaker, magnetic striker, ultrasonic devices, and finally, by means of a mechanical mixer. The sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is employed to model the concrete beams. The Mori-Tanaka model is used to determine the effective properties of the structure, including the agglomeration influences. The motion equations are calculated by applying the energy method and Hamilton's principle. The vibration frequencies of the concrete beam samples are obtained by an analytical method. Three samples containing 0.02% GO nanoparticles are made and their compressive strengths are measured and compared. There is a good agreement between our results and those of the mathematical model and other papers, with a maximum difference of 1.29% between them. The aim of this work is to investigate the effects of nanoparticle volume fraction and agglomeration and the influences of beam length and thickness on the vibration frequency of concrete structures. The results show that by adding the GO nanoparticles, the vibration frequency of the beams is increased.

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.336-340
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• 2015

단량체로 디페닐카보네이트를 이용한 세 종류의 폴리카보네이트(PC)/그래핀 옥사이드(GO) 복합체, 즉 이축압출기를 이용한 PC/GO 복합체(PC/GO), 촉매를 이용한 in-situ PC/GO 복합체(PC/GO-cat.), 그리고 -COCl로 표면 처리된 GO-COCl을 이용한 in-situ PC/GO 복합체(PC/GO-COCl)를 용융중합을 통해 제조하였다. PC/GO 복합체의 합성은 $3000cm^{-1}$와 $1750cm^{-1}$ 근처에서 나타나는 C-H 그리고 C=O 신축진동 피크를 통해 확인하였다. DSC와 TGA 분석 결과에 따르면, PC/GO와 PC/GO-cat.과 비교할 때, PC/GO-COCl의 유리전이온도가 상대적으로 낮은 값을 나타내었고, PC/GO 복합체의 열안정성이 가장 우세함을 나타내었다. 저장탄성률(G')-손실탄성률(G") 그래프의 기울기는 고분자 용융체의 비균질성의 증가와 함께 감소하는 경향이 있어, GO 분산성을 확인하는데 사용될 수 있다. G'-G" 기울기 결과로부터 PC/GO와 PC/GO-cat. 복합체의 PC 매트릭스 내 GO 분산성이 양호함을 알 수 있고, 이는 원자력현미경 사진을 통해 재확인하였다. PC/GO-COCl의 경우 분산성이 열세한 이유 중 하나는 중합과정에서 -COCl에 의해 분지구조나 가교구조 등이 발생하여 GO의 분산을 방해하기 때문으로 해석할 수 있고, 이는 복합탄성률과 위상차(${\delta}$) 그래프로부터 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제31권1호
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• pp.16-34
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• 2021

물 공급은 늘어나는 담수 수요와 다르게 줄어들고 있다. 담수의 수요를 충당하기 위해서 나노여과법은 가장 효율적이고 경제적인 방법이라고 할 수 있다. 해수담수화를 위한 나노여과법의 일반적인 방법으로는 나노여과 멤브레인을 이용한 역삼투압 방식이다. 하지만 기존의 멤브레인들은 주요 특성인 안정성, 경제성, 그리고 살균 및 방오특성이 부족하다. 기존의 나노여과 멤브레인을 향상시키기 위해서 친수성과 방오성이 높은 흑연 산화물이 가장 향상성이 높으며 널리 연구되고 있는 재료이다. 멤브레인 변형은 다른 레이어에 적용될 수 있다. 얇은 막으로 이루어진 멤브레인은 다른 세 레이어로 구성되어 있다, 표면의 폴리아미드 레이어, 기공 레이어, 그리고 전체적인 구조를 구성하는 지원 직물이다. 정삼투압 토한 에너지 효율적인 해수담수화 방식이지만 효율이 생물 오염 때문에 떨어진다. 산화그래핀 결합은 향균 기능을 향상할 수 있으며 멤브레인 표면에 바이오필름 생성을 억제할 수 있다. 압력지연삼투는 해수에서 청정에너지를 발전시키는 최고의 방법 중 하나이다. 멤브레인의 생물 오염은 합성 폴리머 멤브레인의 합성 레이어에 산화 그래핀을 합성하여 줄일 수 있다. 나노여과 멤브레인을 개량하는 여러 연구가 각자의 장단점을 가지고 이루어지고 있다. 이 보고서는 나노여과 멤브레인의 개량, 성질, 그리고 성능에 대해 논의한다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권2호
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• pp.113-120
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• 2019

To investigate surface properties and interception performances of the new modified PVDF membrane coated with Graphene Oxide (GO) and nano-$TiO_2$ (for short the modified membrane) via the interface polymerization method combined with the pumping suction filtration way, filtration experiments of the modified membrane on Humic Acid (HA) were conducted. Results showed that the contact angle (characterizing the hydrophilicity) of the modified membrane decreased from $80.6{\pm}1.8^{\circ}$ to $38.6{\pm}1.2^{\circ}$. The F element of PVDF membrane surface decreased from 60.91% to 17.79% after covered with GO and $TiO_2$. O/C element mass ratio has a fivefold increase, the percentage of O element on the modified membrane surface increased from 3.83 wt% to 20.87%. The modified membrane surface was packed with hydrophilic polar groups (like -COOH, -OH, C-O, C=O, N-H) and a functional hydrophilic GO-polyamide-$TiO_2$ composite configuration. This configuration provided a rigid network structure for the firm attachment of GO and $TiO_2$ on the surface of the membrane and for a higher flux as well. The total flux attenuation rate of the modified membrane decreased to 35.6% while 51.2% for the original one. The irreversible attenuation rate has dropped 71%. The static interception amount of HA on the modified membrane was $158.6mg/m^2$, a half of that of the original one ($295.0mg/m^2$). The flux recovery rate was increased by 50%. The interception rate of the modified membrane on HA increased by 12% approximately and its filtration cycle was 2-3 times of that of the original membrane.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권1호
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• pp.19-25
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• 2023

Due to high application of concrete structures in construction industry, however, the quality improvement is essential. One of the new ways for this purpose is adding the nanoparticles to the concrete. In this work, vibration analysis of concrete beams reinforced by graphene oxide (GO) nanoparticles based on mathematical model has been investigated. For the accuracy of the presented model, the experimental study is done for comparing the compressive strength. Since the nanoparticles can not be solved in water without any specific process, at the first, GO nanoparticles should be dispersed in water by using shaker, magnetic striker, ultrasonic devices and finally mechanical mixer. For modelling of the strucuture, sinusoidal shear deformation beam theory (SSDBT) is utilized. Mori-Tanak model model is utilized for obtaining the effective properties of the beam including agglomeration influences. Utilizing the energy method and Hamilton's principal, the motion equations are calculated. The frequency of the concrete beam is obtanied by analytical method. Three samples with 0.02% GO nanoparticles are built and its compressive strength is compared which shows a good accuracy with maximum 1.29% difference with mathematical model and other papers. The aim of this work from the theoretical study is investigating the effects of nanoparticles volume percentage and agglomeration, length and thickness of the beam on the frequency of the structure. The results show that the with enhancing the GO nanoparticles, the frequency is increased. For example, with enhancing the volume percent of GO nanoparticles from zero to 0.08%, the compressive strength is increased 48.91%. and 46.83%, respectively for two cases of with and without agglomeration.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제10권2호
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• pp.53-59
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• 2014

Palladium (Pd) nanoparticles attached graphene (GR) composite was synthesized for an enhanced glucose biosensor. Aerosol spray pyrolysis (ASP) was employed to synthesize the GR-Pd composite using a colloidal mixture of graphene oxide (GO) and palladium chloride ($PdCl_2$) precursor. The effects of the weight ratio of the Pd/GR on the particle properties including the morphology and crystal structure were investigated. The morphology of GR-Pd composites was generally the shape of a crumpled paper ball, and the average composite size was about $1{\mu}m$. Pd nanoparticles less than 20 nm in diameter were deposited on GR sheets and the Pd nanoparticles showed clear crystallinity. The characteristic of the glucose biosensor fabricated with the as-prepared GR-Pd composite was tested through cyclic voltammetry measurements. The biosensor exhibited a high current flow as well as clear redox peaks, which resulted in a superior ability of the catalyst in terms of an electrochemical reaction. The highest sensitivity obtained from the amperometric response of the glucose biosensor was $14.4{\mu}A/mM{\cdot}cm^2$.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.50-56
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• 2021

With the advances in recent nanotechnology, mass transport phenomena have been receiving large attention both in academic researches and industrial applications. Nonetheless, it is not clearly determined which parameters are dominant at nanoscale mass transport. Especially, membrane is a kind of technology that use a selective separation to secure fresh water. The development of great separation membrane and membrane-based separation system is an important way to solve existing water resource problems. In this study, glass fiber-based membranes which are treated by graphene oxide (GO), poly-styrene sulfonate (GOP) and sodium dodecyl sulfate (GPS) were fabricated. Mass transport parameters were investigated in terms of material-specific and structure-specific dominance. The 3D structural information of GO, GOP, and GPS was obtained by using synchrotron X-ray nano tomography. In addition, electrostatic characteristic and water absorption rate of the membranes were investigated. As a result, we calculated internal structural information using Tomadakis-Sotrichos model, and we found that manipulation of surface characteristics can improve spacer arm effect, which means enhancement of water permeability by control length of ligand and surface charge functionality of the membrane.