• 한국주조공학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.122-128
• /
• 2000

Strip casting process is a new technology that makes a near net shape thin strip directly from molten metal. With this process, a large amount of energy and casting cost could be decreased from the abbreviation of reheating and/or hot rolling process. Ductile cast iron which has spheroidal graphite in the matrix is the most commercial and industrial material, because of its supreme strength, toughness, and wear resistance etc. But it cannot be produced to the thin strip owing to difficulty in rolling of ductile cast iron. In this study, ductile cast iron strips are produced by the twin roll strip caster, with different chemical compositions of C, Si, and Mn contents. And then heat-treated, microstructures and mechanical properties are examined. The microstructures of as-cast strip are that of white cast iron which consists of the mixture of cementite and pearlite, but the equiaxed crystal zone of the pearlite or segregation zone of cementite exists in the center region of the strip thickness, which cannot be observed in the rapidly solidified metallic mold cast specimens. This structure is supposed to be formed from the thermal distribution of strip and the rolling force. Comparing with the structures of each strips after heat treatment, increasing Si content makes smaller spheroidal graphite and more compact in the matrix, furthermore the less of Mn content makes the ferrite matrix be obtained clearer and easier. As a result of the tensile test of graphitization heat-treated strips, the yield strengths are about 250 MPa, the tensile strengths are about $430{\sim}500$ MPa, and the elongations are about $10{\sim}13%$. In the case of the strip which has the smaller and more compact spheroidal graphite in the ferrite matrix, the higher tensile strength and better drawability could be obtained.

• 한국표면공학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.296-300
• /
• 2003

Extended cylindrical magnetron sputtering system with rotating 600-mm long and 90-mm diameter graphite cathode and pulsed power supply voltage generator were developed and fabricated. Time-dependent Langmuir probe characteristics as well as carbon films thickness were measured. It was shown that ratio of ions flux to carbon atoms flux for pulsed magnetron discharge mode was equal to $\Phi_{i}$ $\Phi$sub C/ = 0.2. It did not depend on the discharge current in the range of $I_{d}$ / = 10∼60 A since both the plasma density and the film deposition rate were found approximately proportional to the discharge current. In spite of this fact carbon film structure was found to be strongly dependent on the discharge current. Grain size increased from 100 nm at $I_{d}$ = 10∼20 A to 500 nm at $I_{d}$ = 40∼60 A. To deposit fine-grained hard nanocrystalline or amorphous carbon coating current regime with $I_{d}$ = 20 A was chosen. Pulsed negative bias voltage ($\tau$= 40 ${\mu}\textrm{s}$, $U_{b}$ = 0∼10 ㎸) synchronized with magnetron discharge pulses was applied to a substrate and voltage of $U_{b}$ = 3.4 ㎸ was shown to be optimum for a hard carbon film deposition. Lower voltages were not sufficient for amorphization of a growing graphite film, while higher voltages led to excessive ion bombardment and effects of recrystalization and graphitization.

• 한국추진공학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.36-42
• /
• 2019

본 연구에서는 리오셀 섬유를 사용하여 탄소직물을 제조함에 있어, 인계 난연제인 Phosphoric Acid(PA)와 가교제인 Melamine resin (MR)을 사용하여 섬유의 전처리를 수행하고 TGA, FT-IR, XRD, 중량 분석을 통하여 물리적, 화학적 구조 변화에 대하여 고찰하였다. 전처리를 통하여 내염화 및 흑연화된 직물의 경우 미처리 직물과 비교하여 중량 수율이 14.7%, 직물 폭과 길이의 수율이 각각 15%, 15.5% 증가함을 확인하였다. 이러한 결과는 셀룰로오스의 탈수반응을 촉진과 함께 섬유 표면에 char를 형성하고, 셀룰로오스 분자 내의 가교반응을 유도하여 내염화 시 안정한 구조 형성에 의한 효과로 설명할 수 있다.

• 자원환경지질
• /
• 제53권6호
• /
• pp.793-807
• /
• 2020

그린뉴딜정책의 실현은 석탄을 연료에서 원료로 활용분야로의 전환을 촉진시킬 것이다. 석탄은 수소의 생산, 인조 흑연 및 활성탄의 제조 원료로 활용될 수 있다. 석탄은 Steam carbon(SC) 반응과 Water-Gas Shift(WGS) 반응 및 탄산화 반응을 통하여 수소를 생산할 수 있으며, CO2격리기술과 연동되어 사용되어야 한다. 인조흑연은 실리콘이나 철 등의 무기촉매의 존재하에서 탄화도가 높은 무연탄 등을 2400~2800℃의 흑연화 온도까지 열처리함으로서 제조될 수 있기 때문에 무연탄은 석유계 피치에 비해 원료 가격경쟁력 측면에서 잠재성이 있다. 한편, 최근 목질기원의 활성탄에 필적하는 넓은 비표면적 혹은 많은 양의 미세기공을 가진 석탄기원의 활성탄이 제조될 수 있음을 여러 연구를 통해 확인되었다. 따라서 석탄기원의 활성탄은 목질기원의 활성탄을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제34권5호
• /
• pp.503-509
• /
• 2001

Thin films of hydrogenated amorphous silicon (a-Si : H) and hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) of different compositions were deposited on Si(100) wafer and glass by RF plasma-enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD). In the present work, we have investigated the effects of the RF power on the properties, such as optical band gap, transmittance and crystallinity. The Raman data show that the a-Si:H material consists of an amorphous and crystalline phase for the co-presence of two peaks centered at 480 and $520 cm^{-1}$ . The UV-VIS data suggested that the optical energy band gap ($E_{g}$ ) is not changed effectively with RF power and the obtained $E_{g}$(1.80eV) of the $\mu$c-Si:H thin film has almost the same value of a-Si:H thin film (1.75eV), indicating that the crystallity of hydrogenated amorphous silicon thin film can mainly not affected to their optical properties. However, the experimental results have shown that$ E_{g}$ of the a-SiC:H thin films changed little on the annealing temperature while $E_{g}$ increased with the RF power. The Raman spectrum of the a-SiC:H thin films annealed at high temperatures showed that graphitization of carbon clusters and microcrystalline silicon occurs.

• 한국진공학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.287-293
• /
• 2006

R.F. PACVD법을 이용하여, 벤젠을 반응기체로 사용하여 순수한 DLC필름을 증착하였다. DLC필름의 마찰마모특성은 시험 환경을 제어하기 위하여 챔버로 고립된 ball-on-disk형식의 마모시험기를 이용하여 측정하였다. 상대습도에 따른 필름의 마찰특성을 관찰하기 위하여, 상압에서 챔버 내의 습도를 0-90%로 조절하면서 관찰하였다. 그리고 상대면 물질의 영향을 알아보기 위하여 스틸볼과 함께 DLC필름이 코팅된 스틸볼을 사용하였다. 스틸볼을 사용시 습도가 0%에서 90%로 증가함에 따라 마찰계수가 0.025에서 0.2로 크게 증가하였다. Ferich debris가 생성되지 않는 DLC가 코팅된 볼을 사용하여 실험한 경우에, 마찰계수는 상대 습도가 90%인 경우에도 0.08정도로, 스틸볼을 사용하였을 경우보다 훨씬 더 낮은 습도의존성을 보여주었다. 스틸볼 사용시 나타나는 DLC필름의 마찰계수의 큰 습도의존성은 습도가 증가함에 따라 debris의 크기 증가와 함께 스틸볼의 마모로 인한 Fe-rich debris의 생성과 밀접한 관계가 있음을 확인 할 수 있었다. 그리고 스틸볼을 사용하여 90%의 습도에서 마모시험을 하는 중간에 습도를 0%로 변화시키며 관찰한 결과, 마찰계수 값이 급격히 감소하였다. 이와 같은 결과를 통하여, Fe-rich debris가 마찰계수에 미치는 영향은 debris내의 Fe원소가 습도에 매우 민감한 흑연상의 전이층을 형성시킨다는 것을 확인 할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.114-120
• /
• 2020

본 연구에서는 IMO의 향후 예상 규제 물질 중 하나인 수트를 선박용 엔진을 대상으로는 최초로 배기 수트와 엔진 수트로 구분하여 구조적 특성의 비교 분석을 시도하였다. 그리고 최근 발표되고 있는 배기 수트 재활용 연구의 연장선상에서 엔진 수트의 재활용 가능성 여부를 확인하기 위하여 2,000℃로 열처리를 시행하였고, 열처리 전·후의 수트를 고분해능 전자현미경과 라만분광법을 통해 분석하였다. 전자 현미경을 통한 분석 결과, 배기 수트와 엔진 수트는 유사한 형태의 나노 구조를 가지고 있으나, 배기 수트는 구형의 1차 입자가 체인형 결합구조를 가지고 있었고, 엔진 수트는 배기 수트에 비해 무정형한 구조가 확인되었다. 라만분광법 분석 결과, 배기 수트와 엔진 수트 모두 D peak(1,350 cm^-1)와 G peak(1,580 ~ 1,600 cm^-1)가 확인되었다. 다만, G/D ratio는 엔진 수트에 비해 배기 수트가 상대적으로 높게 나타나며, 이는 배기 수트가 더 흑연화 된 구조를 나타냄을 의미한다. 열처리 후의 분석 결과, 엔진 수트도 배기 수트와 유사하게 흑연화가 문제없이 진행됨을 확인하였고, 이를 통해 선박용 디젤엔진에서 발생하는 배기 수트와 엔진 수트 모두 흑연재료로 재활용이 가능함을 확인하였다.

• Carbon letters
• /
• 제28권
• /
• pp.31-37
• /
• 2018

This paper examines a simple one-step and catalyst-free method for synthesizing carbon nanoparticles from aliphatic alcohols and n-hexane with linear molecule formations by using a stable solution plasma process with a bipolar pulse and an external resistor. When the external resistor is adopted, it is observed that the current spikes are dramatically decreased, which induced production of a more stable discharge. Six aliphatic linear alcohols (methanol-hexanol) containing carbon with oxygen sources are studied as possible precursors for the massive production of carbon nanoparticles. Additional study is also carried out with the use of n-hexane containing many carbons without an oxygen source in order to enhance the formation of carbon nanoparticles and to eliminate unwanted oxygen effects. The obtained carbon nanoparticles are characterized with field emission-scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and Raman spectroscopy. The results show that with increasing carbon ratios in alcohol content, the synthesis rate of carbon nanoparticles is increased, whereas the size of the carbon nanoparticles is decreased. Moreover, the degree of graphitization of the carbon nanoparticles synthesized from 1-hexanol and n-hexane with a high carbon (C)/oxygen (O) ratio and low or no oxygen is observed to be greater than that of the carbon nanoparticles synthesized from the corresponding materials with a low C/O ratio.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.181.2-181.2
• /
• 2014

A single-layer graphene has been uniformly grown on a Cu surface at elevated temperatures by thermally processing a poly (methyl methacrylate) (PMMA) film in a rapid thermal annealing (RTA) system under vacuum. The detailed chemistry of the transition from solid-state carbon to graphene on the catalytic Cu surface was investigated by performing in-situ residual gas analysis while PMMA/Cu-foil samples being heated, in conjunction with interrupted growth studies to reconstruct ex-situ the heating process. We found that the gas species of mass/charge (m/e) ratio of 15 ($CH_3{^+}$) was mainly originated from the thermal decomposition of PMMA, indicating that the formation of graphene occurs with hydrocarbon molecules vaporized from PMMA, such as methane and/or methyl radicals, as precursors rather than by the direct graphitization of solid-state carbon. We also found that the temperature for dominantly vaporizing hydrocarbon molecules from PMMA and the length of time, the gaseous hydrocarbon atmosphere is maintained, are dependent on both the heating temperature profile and the amount of a solid carbon feedstock. From those results, we strongly suggest that the heating rate and the amount of solid carbon are the dominant factors to determine the crystalline quality of the resulting graphene film. Under optimal growth conditions, the PMMA-derived graphene was found to have a carrier (hole) mobility as high as ${\sim}2,700cm^2V^{-1}s^{-1}$ at room temperature, which is superior to common graphene converted from solid carbon.

• 전기화학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.142-147
• /
• 2009

탄소 담지체의 결정도와 형태가 전기화학적 부식특성과 입자뭉침 현상에 미치는 영향을 평가하기 위해서on-line mass spectrometry와 cyclic voltammogram(CV)법을 사용하였다. 부식실험은 단위 전지형태에서1.4 V의 정전압 조건으로 30분간 시행되었으며 이 때 발생한 $CO_2$ 의 양을 on-line mass spectrometry로 측정하였다. 실험 결과 결정성이 높은 carbon nanofiber (CNF)를 사용한 Pt/CNF 촉매가 결정도가 낮은 담지체를 사용한 상용 Pt/C 촉매보다 $CO_2$ 발생량이 적어 전기화학적 부식에 대한 저항성이 큰 것으로 나타났다. 부식실험 전후의 임피던스와 CV측정에서도 탄소 부식의 영향이 적은 Pt/CNF에서 그 변화가 크지 않은 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 탄소 부식이 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC)의 내구성을 결정하는 중요한 요소임을 보여준다. 하지만 탄소 부식이 영향을 미치지 않는 조건에서 실시한 반복 CV 실험 결과 촉매 입자 이동에 의한 뭉침현상은 Pt/CNF에서 더 큰 것으로 나타났다.