• 접착 및 계면
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• 제23권2호
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• pp.53-58
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• 2022

본 연구는 AlO_x유전체 표면에 유기 자립조립 단분자막 (self-assembled monolayer, SAM) 중간층을 도입함으로써 유전체의 표면특성을 제어하고, 최종적으로 유기전하변조트랜지스터 (Organic charge modulated field-effect transistor, OCMFET)의 전기적 특성을 향상시킨 결과를 제시하였다. 유기 중간층을 적용함으로써, OCMFET의 컨트롤 게이트(CG, Control gate)와 플로팅 게이트 (FG, Floating gate) 사이 커패시터 플레이트로 작용하는 산화알루미늄 게이트 유전체의 표면 에너지를 제어하였으며, FET의 가장 중요한 성능변수인 전계효과 이동도(field-effect transistor, μ_FET)를 향상시켰다. 사용된 SAMs은 네가지의 PA (Octadecylphosphonic acid, Butylphosphonic acid, (3-Bromopropyl)phosphonic acid, (3-Aminopropyl) phosphonic acid)를 사용하여 형성하였으며, 각각 0.73, 0.41, 0.34, 0.15 cm2V^-1s^-1의 μ_OCMFET를 나타내었다. 이 연구를 통해 유기 SAM 중간층의 알킬 체인(Alkyl chain)의 길이 및 말단기의 특성이 소자의 전기적 성능을 제어하는데 중요한 요인임을 확인하였으며, 이 결과를 통해 향후 최적의 센서 플랫폼으로서의 OCMFET 소자성능 최적화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 접착 및 계면
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• 제24권1호
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• pp.17-25
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• 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.

• 접착 및 계면
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• 제24권2호
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• pp.64-68
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• 2023

유기 전계효과 트랜지스터(OFETs)는 유기 반도체를 채널층으로 하여 유연한 기판에서 제작할 수 있어 차세대 전자 소자 분야에서 각광받고 있다. 특히 diketopyrrolopyrrole (DPP) 계열 고분자 반도체는 다른 유기 반도체에 비하여 전하 이동도가 높아 활발하게 활용되고 있지만 여전히 무기 반도체에 비하여 낮아, 유기반도체의 전하 이동도를 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 절연체와 고분자 반도체사이에 자가 조립 단층 박막을 형성하여 표면 에너지를 제어함으로써 고분자 반도체의 결정성을 향상시키고자 하였다. 이를 통해 고분자 박막의 결정성을 성공적으로 제어할 수 있었고, 유기 반도체의 전하 이동도를 3.57×10^-3 cm²V^-1s^-1에서 5.12×10^-2 cm²V^-1s^-1로 약 14배 향상시킬 수 있었다.

• 접착 및 계면
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• 제24권4호
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• pp.124-130
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• 2023

외부 온도 변화에 따른 특성변화가 적어야 하는 자동차 부품용 코팅제는 외부 환경 변화에 의한 노이즈 특성 변화가 매우 중요하다. 이에 내한성, 내후성, 내마모성이 우수한 연질의 폴리우레탄과 하이드록시 말단 혹은 곁사슬이 아민으로 변성된 폴리실록산 등이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 각각의 폴리머 성분들이 노이즈에 미치는 영향을 확인하기 위하여 수분산 폴리우레탄을 합성하였고, 폴리실록산, ultra high molecular polypropylene (UHMWPP) 분말, 카본블랙, 소광제를 첨가하여 코팅제를 제조하였다. 수분산 폴리우레탄의 hard/soft 세그먼트의 함량을 27.1%/72.9%, 아민으로 변성된 폴리실록산과 하이드록시 말단 폴리실록산이 2:7의 비율에서 노이즈의 발생이 가장 적었으며, 마찰자가 고속에서 움직일 때 마찰계수의 차이가 컸다. 또한 SiO₂를 UHMWPP 분말로 대체함으로써, 노이즈가 감소하였으며 광택도 또한 감소하였다.

• 접착 및 계면
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• 제25권1호
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• pp.169-274
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• 2024

최근 외부 자극에 따라 팽창과 수축을 가역적으로 반복하며 형태가 변하는 소재가 주목받고 있다. 이러한 소재는 소프트 로봇, 센서, 인공근육 등 다양한 분야로의 응용가능성을 가지고 있다. 본 연구에서는 고온 물질에 감응하여 이를 보호하거나 감쌀 수 있는 새로운 소재를 제안하였다. 이를 위해, 네마틱-등방성 전이 성질을 지닌 액정 엘라스토머(liquid crystal elastomer, LCE)와 높은 기계적 강도와 고온 수치 안정성을 지닌 폴리이미드(polyimide, PI)를 이용하였다. 용액공정으로 합성된 도프 용액을 마이크로 프린팅 기법에 도입하여 mm 미만의 마이크론 선폭을 지닌 LCE/PI 이중층 구조 2차원 패턴을 개발하였다. 벌집구조로 패턴된 LCE/PI 이중층 메쉬는 PI의 기계적 강도와 LCE 고온 수축 거동의 장점을 동시에 가지고 있었고, LCE 선택적 프린팅을 통해 고온에서 원하는 방향으로의 변형을 유도할 수 있었다. 그 결과, 특정 고온 물질을 가역 반복적으로 감쌀 수 있는 기능을 구현하였다. 본 연구는 LCE 분자 변화에 따라 다양한 온도 구간에서 전기에너지 인가없이 기능을 구현할 수 있는 다양한 액추에이터 분야의 응용 가능성을 시사한다.

• 접착 및 계면
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• 제24권3호
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• pp.77-85
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• 2023

본 연구에서는 연속교반탱크반응기(CSTR)를 이용하여 다양한 분자량과 산가의 고분자 음이온 유화제를 합성하였다. CSTR은 회분식 및 반회분식 반응기에 비해 생산 속도가 빠르고 제품 특성이 더 일정하다는 장점이 있다. 고분자 유화제는 소수성 그룹으로 부틸 아크릴레이트를 사용하고 친수성 그룹으로 아크릴산을 공중합하여 제조되었다. 합성된 고분자 유화제는 알칼리 수용액을 통해 이온화하여 음이온성 유화제로 사용하였다. 제조된 고분자 유화제의 유화물성을 알아보기 위해 산가, 임계미셀농도(CMC), 분자량 등의 물성을 측정하였다. 이 결과 고분자 유화제의 산가는 60~380, 수 평균 분자량은 8,000~13,000 g/mol이었다. 또한 CMC는 0.01 g/ml로 상용 유화제와 비슷한 값을 나타내었다. 제조된 고분자 유화제의 유화성능을 알아보기 위해 아크릴계 에멀젼 점착제를 합성하여 점착물성을 측정하였다. 이때 고분자 유화제의 산가 150과 분자량 8,500 g/mol일 때 최대 박리강도 21.24 N/25mm를 나타내었다. 이 값은 상용 음이온 유화제인 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)혹은 상용 음이온/비이온 유화제 조합인SDS/TRX(Triton X-100) 조합을 사용한 점착제보다 더욱 우수한 점착 특성을 보였다.

• 접착 및 계면
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• 제24권3호
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• pp.100-104
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• 2023

본 Van der Waals heterostructure 기반의 트랜지스터의 경우 표면에 불포화 결함(dangling bond) 없이 Van der Waals 힘으로만 결합되어 있어 우수한 전자특성을 보이기 때문에 최근 많이 연구되고 있다. 하지만, 트랜지스터에 사용되는 2차원 물질들은 대부분 스카치테이프(mechanical exfoliation) 방법을 기반으로 하는 기초 연구에 머물러 있다. 그렇기 때문에 이를 발전시키기 위해 반데르발스 수직이종접합 전계효과 트랜지스터를 제작하는 데 사용되는 모든 소재를 CVD (chemical vapor deposition)에서 성장된 소재를 사용하였다. 전극으로는 CVD로 성장된 그래핀을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 사용하였으며, CVD로 성장된 MoSe₂를 픽업/전사하는 방식으로, 둘 사이의 반데르발스 이종접합 전계효과 트랜지스터를 제작하였다. 본 연구에서는 이를 통해 제작된 소자의 특성을 보았으며 MoSe₂의 결함 유무에 따라 트랜지스터의 특성에 변화가 있음을 확인하였다.

• 접착 및 계면
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• 제25권2호
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• pp.63-68
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• 2024

본 연구에서는 반도체 패키지용 와이어 본딩 공정에서 금(Au) wire의 표면처리에 적용되는 린스의 종류에 따른 Au wire의 오염 현상을 확인하고자 하였다. Au wire의 표면처리를 위해 실리콘(Si) 성분이 함유된 린스와 유기 계통으로만 이루어진 린스를 주로 사용하고 있으며, 실제 영향성을 확인하기 위해 두 종류의 1.0wt% 린스 용액으로 Au wire에 표면처리를 진행하였다. 이후, 반도체 공정에서 발생할 수 있는 Si 성분이 포함된 분진과의 반응성을 확인하기 위한 모사 실험을 진행하였다. 그 결과, optical microscopy(OM) 및 scanning electron microscopy(SEM) 분석을 통해 Si 성분이 함유된 린스로 표면처리한 Au wire의 경우 분진이 다량 흡착되었으며, 유기 계통으로만 이루어진 린스로 표면처리한 Au wire에는 소량의 분진이 흡착된 것을 확인하였다. 이는 Si 성분이 함유된 린스의 경우 상대적으로 극성을 띠기에, 주성분이 극성인 분진과 극성 상호작용을 일으키기 때문이다. 따라서 Si 성분이 존재하지 않는 린스를 사용하여 Au wire를 표면처리할 경우 분진에 의한 오염 현상이 감소하여 실제 와이어 본딩 공정에서 불량률을 낮추는 효과를 볼 수 있을 것으로 기대한다.

• 접착 및 계면
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• 제25권2호
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• pp.69-74
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• 2024

소프트 액추에이터는 구성 재료 자체가 가지는 유연성과 부드러운 움직임으로 인해 의료 산업과 제조업 등 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 자극감응성 하이드로젤은 유연하며 다양한 주위 자극에 의해 큰 부피 변화를 보일 수 있는 물질로서 소프트 액추에이터 재료로서 적합하다. 하지만, 자극감응성 하이드로젤의 부피 변화는 온도 변화의 속도 및 용매의 확산 속도에 기인하여 대부분의 작동 조건에서 느린 속도로 진행되며 이는 액추에이터의 반응속도를 제한한다. 본 연구에서는 온도감응성 하이드로젤인 polydiethylacrylamide에 광열효과를 가지는 공액고분자를 도입하여 빛에 의해 구동되는 소프트 액추에이터를 구현하였고, 공액고분자의 광열효과에 의한 반응속도의 개선효과를 조사하였다. 공액고분자의 도입에 의해 반응시간이 41% 개선됨을 확인하였고 이는 열전달 효율의 개선에 의한 것으로 짐작할 수 있다. 최종적으로 이러한 개선된 반응속도의 하이드로젤이 적용된 소프트 그리퍼를 제작하였고 반응속도를 조사하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제32권4호
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• pp.393-400
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• 2012

최근 나노 박막은 MEMS/NEMS, 광학 코팅, 반도체 산업 등 다양한 분야에서 사용이 되고 있다. 박막은 마모, 침식, 부식, 고온 산화를 방지하기 위한 목적으로 사용될 뿐 아니라 특성화된 자기, 유전적 특성을 만들기 위한 목적으로 사용된다. 많은 연구자들이 이러한 박막 구조의 특성(밀도, 입자 크기, 탄성 특성, 필름/기지 계면의 특성)을 평가하기 위하여 많은 연구를 진행하고 있다. 이들 중에 박막과 기지 사이의 접합 특성을 평가하는 것이 많은 연구자들의 주 관심사가 되어 왔다. 본 연구에서는 나노 박막의 접합 특성을 평가하기 위하여 각기 다른 접합 특성을 가지는 폴리머 박막 시험편을 제작하였다. 제작된 시험편의 접합 특성을 측정하기 위하여 초음파현미경의 V(z) 곡선법을 이용하여 표면파의 속도를 측정하였다. 또한 계면을 포함하는 시험편의 표면을 전파하는 표면파의 속도와 접합력의 상관관계를 확인하기 위해 나노 스크래치 시험을 적용하였다. 그 결과 초음파현미경을 이용하여 측정된 표면파의 속도와 나노스크래치 시험을 이용한 임계하중이 일치하는 경향성을 나타내었다. 결론적으로 초음파현미경의 V(z) 곡선법은 나노 스케일 박막 계면에서의 접합 상태를 평가할 수 있는 기법으로 그 가능성을 나타내었다.