• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.155-165
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• 2024

환원된 산화 그래핀(rGO)을 알루미늄, 티타늄, 스트론튬이 혼합된 졸-겔 용액에 혼합하여 브러시 코팅법을 이용하여 액정배향용 하이브리드 박막을 제조하였다. 160, 260, 및 360℃에서 어닐링한 후 산화 반응의 차이를 관찰하였다. 박막 제조 과정에서 생성된 졸-겔 용액은 브러시 모의 전단 응력에 의해 수축력을 발생시켜 미세홈 구조를 형성하였다. 이러한 구조는 주사 전자 현미경 분석을 통해 확인되었으며, rGO의 존재가 명확하게 보였다. 어닐링 온도가 증가함에 따라서 박막 표면의 산화 및 환원 반응이 더욱 활성화되어 표면 혼합물의 강도가 증가하였다. 또한 혼합물의 강도를 증가시킴으로써 전기광학적 특성이 안정화되고 개선되었다. 더불어 전압-정전용량 값도 크게 향상되었다. 최종적으로 투과율 측정 결과 액정디스플레이의 액정 배향막으로 적용하기에 적합한 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.165-165
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• 2014

In this study, we demonstrated that the soft lithographic patterning processing of chemical vapor deposition (CVD) graphene and rGO sheets as large scale, low cost, high quality and simplicity for future industrial applications. Recently, a previous study has reported that single layer graphene grown via CVD was patterned and transferred to a target surface by controlling the surface energy of the polydimethylsiloxane (PDMS) stamp [1]. Using this approach, the surface of a relief-patterned elastomeric stamp was functionalized with hydrophilic dimethylsulfoxide (DMSO) molecules to enhance the surface energy of the stamp and to remove the graphene-based layer from the initial substrate and transfer it to a target surface [2]. Further, we developed a soft lithographic patterning process via surface energy modification for advanced graphene-based flexible devices such as transistors or simple and efficient chemical sensor consisting of reduced graphene oxide (rGO) and a metallic nanoparticle composite. A flexible graphene-based device on a biocompatible silk fibroin substrate, which is attachable to an arbitrary target surface, was also successfully fabricated.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.167-181
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• 2017

그래핀 기반 소재는 높은 가공성과 초박성으로 인하여 분리막 소재로서 각광받고 있다. 본 연구에서는, 스핀 코팅법을 이용하여 제조된 산화그래핀 분리막의 기체 투과 거동을 평가하였다. 산화그래핀 분리막의 구조는 산화그래핀의 크기와 산화그래핀 용액의 pH 조절을 통하여 조절될 수 있다. 산화그래핀의 크기가 작을수록 굴곡률이 작아짐에 따라 분리막의 기체 투과도 및 선택도가 증가하는 경향을 보인다. 또한 산화그래핀에서의 기체 투과 거동은 적층된 산화그래핀 사이의 채널크기에 따라 영향을 받는다. 특히 산화그래핀 분리막의 좁은 기공과 이산화탄소 선택적인 산화그래핀 자체의 특성으로 인하여 산화그래핀 분리막은 이산화탄소에 대한 높은 투과도 및 선택성을 가지며, 이는 이산화탄소 포집에 적합한 특성을 가진다. 이러한 산화그래핀 분리막의 특이한 기체 투과 거동은 흡착-촉진 확산 거동(표면 확산 기작)으로 설명될 수 있다. 본 연구를 통하여 이산화탄소 선택성 분리막 소재 설계와 슬릿 형태의 기공과 적층 구조를 가진 분리막을 통한 기체 투과 거동 연구가 활발히 이루어질 것으로 기대한다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제16권4호
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• pp.95-105
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• 2020

Vanadium Pentoxide (V2O5) has been emerged as alternative electrode materials for supercapacitors due to their low cost, natural abundance, and environmental friendliness. Graphene (GR) loaded with V2O5 can exhibit enhanced specific capacitance. In this study, we present three-dimensional (3D) crumpled graphene (CGR) decorated with V2O5. The V2O5-graphene composites were synthesized from a colloidal mixture of graphene oxide (GO) and Ammonium metavanadate (NH4VO3), via aerosol spray drying and post heat treatment process. The average size of composite was ranged from 1.82 to 4.6 ㎛. Morphology of the composite changed from a crumpled paper ball to spherical ball having relatively smooth surface as the content of V2O5 increased in the composites. The electrochemical performance of the V2O5-graphene composites was examined. The V2O5-graphene composite electrode showed the specific capacitance of 312 F/g. In addition, the device possessed acceptable cyclic stability, with 84% after 2000 cycles at 2 A/g. These outstanding properties are expected to make the composites prepared in this study as promising electrode materials for supercapacitor applications.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.183-190
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• 2024

폴리우레탄(PU) 폼과 같은 가연성 고분자 건축자재의 화재 안전성을 개선하기 위한 새로운 접근의 나노코팅 기술이 개발되었다. 산화 그래핀 (Graphene oxide, GO)과 같은 2차원 소재는 용액상에서 자기 정렬 및 점탄성적 특성을 보이는 액정성(Liquid Crystalline properties, LC)을 나타내며, 이를 이용하면 특정 농도 범위에서 3차원의 다공성 폼을 포함한 다양한 표면에 균일한 코팅이 가능하다. 또한, GO의 액정성을 이용하여 기능성 복합소재의 나노코팅을 위한 골격 구조체(Scaffold)를 형성할 수 있으며, 여기에 도파민(Dopamine)과 같은 무독성의 항산화성 저분자를 도입 후 폴리도파민(polydopamine, PDA)로의 중합을 유도하여 고난연성의 폴리도파민/산화그래핀 (PDA/GO) 나노복합체 코팅층을 형성할 수 있다. 또한 최종적으로 형성된 PDA/GO 코팅은 GO의 2차원 판상구조로 인하여 균일하게 적층된 나노시트 구조로 안정화되며, 이러한 구조적 특성으로 인하여 가스상의 유해 연소생성물의 발생과 확산을 효과적으로 저감할 수 있는 가스 차폐 효과도 유도할 수 있다. 이러한 2차원 소재의 액정성을 활용한 난연성 나노복합소재 코팅 기술은 다양한 유형의 고분자 건축 자재의 화재 안전성을 효과적으로 개선할 수 있는 친환경적이고 새로운 기술적 접근방식이 될 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제25권1호
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• pp.22-31
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• 2022

Carbon nanomaterials are considered to be the materials of choice for the fabrication of electrochemical energy storage devices due to their stability, cost-effectiveness, well-established processing techniques, and superior performance compared to other active materials. In the present work, reduced graphene oxide (rGO) has been synthesized and used for the fabrication of a symmetric supercapacitor. The electrochemical performance of the fabricated supercapacitors with three different aqueous electrolytes namely 0.5 M H₂SO₄, 0.5 M H₃PO₄, and 1.0M Na₂SO₄ have been compared and analyzed. Among the three electrolytes, the highest areal specific capacitance of 14 mF/cm² was calculated at a scan rate of 5 mV/s observed with 0.5M H₃PO₄ electrolyte. The results were also confirmed from the charge/discharge results where the supercapacitor with 0.5M H₃PO₄ electrolyte delivered a specific capacitance of 11 mF/cm² at a current density of 0.16 mA/cm². In order to assess the stability of the supercapacitor with different electrolytes, the cells were subjected to continuous charge/discharge cycling and it was observed that acidic electrolytes showed excellent cyclic stability with no appreciable drop in specific capacitance as compared to the neutral electrolyte.

• 청정기술
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• 제21권1호
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• pp.62-67
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• 2015

본 연구에서는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브를 포함하는 하이브리드 소재의 제조 및 슈퍼캐패시터 전극물질로의 활용에 관한 내용이 진행되었다. 이를 위하여 산화그래핀과 아민(-NH₂) 그룹이 치환된 다중벽 탄소나노튜브를 산 촉매 하에서 반응시켜, 새로운 이민(-C=N-) 결합이 도입된 하이브리드 복합체를 합성하였다. 상기 제조된 하이브리드 소재를 슈퍼캐패시터 전극 물질로 사용하고자 수산화칼륨 전해질 기반의 3상 전극 시스템을 활용하여 전기화학적 특성을 살펴보았다. 또한 하이브리드 소재에 존재하는 그래핀과 다중벽 탄소나노튜브의 비율 변화 실험을 통하여, 그래핀/탄소나노튜브의 질량비가 7.5/1일 때 그 특성이 최적화가 됨을 알 수 있었다. 최적화된 전극은 높은 비축천용량(132 F/g)을 나타내었을 뿐만 아니라, 반복된 충방전 실험에서 높은 안정성(95%, retention after 5000 cycles)을 나타내었다.

• 전기화학회지
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• 제27권2호
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• pp.73-79
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• 2024

화석 연료의 사용이 증가함에 따라 이산화탄소와 같은 온실 가스의 배출량이 함께 증가하며 발생하는 환경 문제의 해결을 위해 이차전지와 같은 친환경 에너지 저장 기술이 주목받고 있다. 리튬 이온 전지의 중대형 전지를 제작하기 위해서는 고용량과 고효율 뿐만 아니라 우수한 안정성을 지니는 배터리의 전극 소재의 개발이 필수적이다. 이를 위해 고분자의 합성을 토대로 고용량을 얻을 수 있는 실리콘과 합성한 후 reduced Graphene Oxide (rGO)를 첨가하여 전극 활 물질을 제조해 물리적 특성과 전기화학적 성능을 분석하였다. 제조한 전극은 실리콘에 고분자를 탄화시켜 코팅하고 기계적 강도와 높은 안정성을 보이는 rGO를 첨가해 실리콘에 탄소를 코팅하는 Si@C 복합체에 비해 개선된 용량과 향상된 안정성을 보이는 것을 확인했다.

• 공업화학
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• 제26권1호
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• pp.53-58
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• 2015

3 phr의 그래핀 옥사이드(GO)를 포함하는 폴리카보네이트(PC)/GO를 클로로포름에서 용액 혼합하여 응고물 침전한 후 240, 260, $280^{\circ}C$의 이축압출기를 이용하여 PC/GO 복합체를 제조하였다. DSC와 TGA 측정결과 PC/GO 복합체의 유리전이 온도($T_g$)의 변화는 거의 없었고, 분해거동을 통해 확인한 열안정성의 경우 $260^{\circ}C$ 압출시편이 우수하게 나타났다. 동적기계적분석(DMA)을 이용한 저장탄성률 측정결과 PC 대비 PC/GO 복합체의 값이 크게 나타났으며 압출온도별로는 큰 차이가 없는 것을 확인하였다. 이들 결과로부터 환원시간에 따른 PC/RGO 복합체의 압출온도를 $260^{\circ}C$로 고정하였다. GO의 환원시간에 따른 PC/RGO 복합체의 화학반응 정도는 $3000cm^{-1}$ 부근에서 나타나는 C-H 신축진동피크를 통해 확인하였고, 환원시간이 1 h일 때의 GO와 유사한 화학반응 정도를 나타내었다. GO의 환원시간에 따른 PC/GO 복합체의 복소점도(complex viscosity)가 감소하는 것을 확인하였으며, 이는 PC-GO 사이의 화학반응에 의한 분산성에 기인한 것으로 주사전자현미경(SEM)을 통해 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제59권1호
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• pp.36-44
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• 2015

본 논문은 layer-by-layer 자가조립법을 이용해서 polyaniline(PANi), graphene oxide(GO) 및 phytic acid(PA)으로 구성된 $(PANi/GO/PANi/PA)_{10}$ 다층을 제작하고, 전기화학적 방법을 활용하여 GO를 ERGO으로 환원하여 완성된 $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ 다층 필름 전극의 전기화학적 특성을 분석하였다. 특히 이 과정에 다층 필름 전극 내에서 고리형 다인산 화합물 나노입자가 PANi을 도핑함과 동시에 전극 내부에 다공성과 표면적을 높여서 $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극의 용적 커패시턴스를 개선할 수 있는 지를 조사하였다. 다층 필름 전극의 전기화학적 특성은 1 M $H_2SO_4$ 전해질 하에서 삼 전극 시스템을 이용하여 측정되었다. 그 결과, $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극은 $1A/cm^3$ 전류밀도에서 $666F/cm^3$의 용적 커패시턴스을 보여주었고, $(PANi/ERGO/PANi/PA)_{10}$ 전극은 $769F/cm^3$에 해당되는 개선된 용적 커패시턴스를 보여주었다. 또한 1000 사이클 이후에도 초기 커패시턴스의 79.3%의 순환 안정성을 유지하였다. 이와 같이 공액성 구성성분들이 서로 포개져서 밀집되게 형성된 $(PANi/ERGO)_{20}$ 전극 내부에 고리형 다인산 화합물 나노입자를 이용한 구조변환을 통해서 전극의 전기화학적 특성을 개선할 수 있음을 확인하였다.