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펨토초 레이저를 이용한 식품포장 필름의 표면 패터닝 및 특성 (Surface Patterning and Characterization of Food Packaging Films Using Femtosecond Laser)

  • 조영진
    • 한국포장학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.111-118
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    • 2023
  • 본 연구에서 연속형 레이저와 나노초 레이저의 경우에는 고분자와 물성 조건이 맞지 않아서, 고분자 필름 표면에 특정 패터닝이 구현되지 않았다. 그러나, 펨토초 레이저를 활용하여 HDPE, PP, PET 등의 식품포장 필름의 표면에 패터닝이 구현됨을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 식품포장 필름에서 펨토초 레이저 패터닝 공정 조건을 확립하였고, 싱글 펄스에 의한 대면적 원형 패턴, 싱글 펄스를 30%를 중첩한 대면적 거칠기 패턴, 직선 패턴, 직선 패터닝을 중첩한 대면적 거칠기 패턴, 직선 패터닝을 교차하여 격자 패턴 등의 표면 패터닝 필름을 제작하였다. 또한, 표면 패턴 구조와 크기에 따른 패터닝 HDPE, PP, PET 필름은 SEM, AFM, 접촉각 분석을 통하여 그 특성을 확인하였다. 펨토초 레이저 패터닝을 하지 않은 각 대조군 필름의 표면 대비 대면적 원형 패터닝 HDPE 및 PP 필름, 싱글 펄스를 30%를 중첩한 대면적 거칠기 패터닝 및 직선 패터닝을 중첩한 대면적 거칠기 패터닝 PET 필름의 표면은 27.1-37.5°의 접촉각을 나타냄으로써, 패터닝 후에 HDPE, PP, PET 필름은 친수성 표면으로 변화되었다. 반면, 나노-마이크로 크기의 돌기 표면구조를 갖고 있는 대면적 격자 패터닝 HDPE 필름의 경우에는 120.4°의 접촉각을 보임으로써, 패터닝 후에 소수성 표면으로 변화되었다. 따라서, 패터닝을 통해 친수성 표면으로 바뀐 필름들은 단백질, 세포, 바이러스 등을 비롯하여 식품의 물질들이 달라붙지 못하거나, 쉽게 떨어지는 엔티파울링 응용분야에 활용이 가능하다. 또한, 향후 좀더 정밀한 나노 및 마이크로 돌기 구조를 갖는 격자 패터닝을 통해 150° 이상의 초소수성 표면을 제작하게 된다면, 자가 청소(Self-cleaning) 등의 초소수성 표면 응용분야에 활용 가능할 것이다.

바나디움 산화물의 환원 및 질화반응으로부터 얻어진 바나디움 산화질화물의 제조, 특성분석 및 암모니아 분해반응에서의 촉매 활성 (Synthesis, Characterization and Ammonia Decomposition Reaction Activity of Vanadium Oxynitride Obtained from the Reduction/Nitridation of Vanadium Oxide)

  • 윤경희;신채호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제60권4호
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    • pp.620-629
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    • 2022
  • 가열 속도, 몰 공간속도, 질화반응온도 등 다양한 실험 조건을 변화하며 바나디움 산화물과 암모니아와의 승온 질화반응을 통하여 바나디움 산화질화물을 제조하여 특성분석을 수행하였으며 제조된 바나디움 산화질화물 상에서 암모니아 분해반응의 촉매 활성을 검토하였다. 제조된 촉매의 물리·화학적 특성을 알아보기 위하여 N2 흡착분석, X-선 회절분석(XRD), 수소 승온환원(H2-TPR), 산소 존재 하 승온산화 (TPO), 암모니아 탈착 (NH3-TPD), 투과전자현미경(TEM) 분석을 수행하였다. 340 ℃에서 5 m2 g-1의 낮은 비표면적을 갖는 V2O5의 환원에 의하여 V2O3 으로의 변환은 미세 기공 형성에 의해 115 m2 g-1 높은 비표면적 값을 보여주었으며 그 이상의 질화반응 온도가 증가함에 따라 소결현상에 의해 지속적인 비표면적의 감소를 초래하였다. 비표면적에 가장 큰 영향을 미치는 질화반응 변수는 반응온도였으며, 단일 상의 VNxOy의 x + y 값은 질화반응온도가 증가함에 따라 1.5에서 1.0으로 근접하였으며 680 ℃의 높은 반응온도에서 입방 격자상수 a는 VN 값에 근접하였다. 본 실험 조건 중에 질화반응온도가 가장 높았던 680 ℃에서 암모니아 전환율은 93%로 나타났으며 비활성화는 관찰되지 않았다.

“Aluminium Nitride Technology-a review of problems and potential"

  • Dryburgh, Peter M.
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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    • pp.75-87
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    • 1996
  • This review is presented under the following headings: 1.Introduction 1.1 Brief review of the properties of AlN 1.2 Historical survey of work on ceramic and single crystal AlN 2.Thermochemical background 3.Crystal growth 4.Doping 5.Potential applications and future work The known properties of AlN which make it of interest for various are discussed briefly. The properties include chemical stability, crystal structure and lattice constants, refractive indices and other optical properties, dielectric constant, surface acoustic wave velocity and thermal conductivity. The history of work in single crystals, thin films and ceramics are outlined and the thermochemistry of AlN reviewed together with some of the relevant properties of aluminium and nitrogen; the problems encountered in growing crystals of AlN are shown to arise directly from these thermochemical relationships. Methods have been reported in the literature for growing AlN crystals from melts, solution and vapour and these methods are compared critically. It is proposed that the only practicable approach to the growth of AlN is by vapour phase methods. All vapour based procedures share the share the same problems: $.$the difficulty of preventing contamination by oxygen & carbon $.$the high bond energy of molecular nitrogen $.$the refractory nature of AlN (melting point~3073K at 100ats.) $.$the high reactivity of Al at high temperatures It is shown that the growth of epitactic layers and polycrystalline layers present additional problems: $.$chemical incompatibility of substrates $.$crystallographic mismatch of substrates $.$thermal mismatch of substrates The result of all these problems is that there is no good substrate material for the growth of AlN layers. Organometallic precursors which contain an Al-N bond have been used recently to deposit AlN layers but organometallic precursors gave the disadvantage of giving significant carbon contamination. Organometallic precursors which contain an Al-N bound have been used recently to deposit AlN layers but organometallic precursors have the disadvantage of giving significant carbon contamination. It is conclude that progress in the application of AlN to optical and electronic devices will be made only if considerable effort is devoted to the growth of larges, pure (and particularly, oxygen-free) crystals. Progress in applications of epi-layers and ceramic AlN would almost certainly be assisted also by the availability of more reliable data on the pure material. The essential features of any stategy for the growth of AlN from the vapour are outlined and discussed.

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고온 고압 환경에서 합성 제올라이트 X의 상전이 비교연구 (Phase Transition of Zeolite X under High Pressure and Temperature)

  • 이현승;이수진;이용문
    • 자원환경지질
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    • 제56권1호
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    • pp.13-21
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    • 2023
  • 합성 제올라이트 X의 고온 고압 하에서 압력 전달 매개체에 따른 체적탄성계수와 상전이 특성을 이해하기 위해 X-선 분말 회절 연구를 진행하였다. 제올라이트 X에 물과 탄산 용액을 압력전달매개체로 사용하여 상온 상압에서 최대 250 ℃, 5.18 GPa까지 가열 및 가압하는 과정에서 나타나는 단위포 부피 변화와 상전이를 방사광 X-선 회절을 통해 관찰하였다. 르바일의 전체 분말 패턴 분해법이 적용된 GSAS2 프로그램을 사용하여 각 압력 단계에서 제올라이트 X와 그멜리나이트, 나트로라이트, 스멕타이트의 격자상수와 단위포 부피를 도출하였다. 버치-머내한 2차 방정식이 적용된 EosFIt 프로그램을 사용하여 각 제올라이트 X와 스멕타이트의 체적탄성계수를 구하였다. 물을 사용한 실험에서 제올라이트 X의 체적탄성계수는 89(3) GPa, 탄산 수용액을 사용한 실험에서 제올라이트 X의 체적탄성계수는 92(3) GPa이다. 두 실험 모두 최초 가압 시 제올라이트 X 내부로 압력 전달 매개체의 유입으로 인한 부피 증가 현상이 발생하였다. 물을 사용한 실험에서 제올라이트 X는 그멜리나이트, 나트로라이트, 스멕타이트로 상전이 하였으며, 탄산 수용액을 사용한 실험에서 제올라이트 X는 스멕타이트로 상전이 하였다. 물을 사용한 실험에서 나타난 제올라이트 간 변화는 탄산 수용액을 사용한 실험에서는 발생하지 않았으며, 이는 특정 제올라이트 생성 조건이 압력 전달 매개체 pH와 연관이 있는 것으로 판단된다.

고리형 아민이 포함된 메탄 하이드레이트의 튜닝과 가스 저장 연구 (Tuning Behavior of (Cyclic Amines + Methane) Clathrate Hydrates and Their Application to Gas Storage)

  • 박기훈;김동현;차민준
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제61권3호
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    • pp.394-400
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    • 2023
  • 이 연구에서는 메탄 가스(CH4)와 함께 사이클로프로필아민(cyclopropylamine, CPrA)과 사이클로펜틸아민(cyclopentylamine, CPeA)을 이용한 하이드레이트의 튜닝효과, 가스 저장량, 그리고 하이드레이트의 열팽창 거동에 대해 논의하였다. 메탄 가스의 저장량을 극대화시킬 수 있도록 하이드레이트 튜닝 효과를 하이드레이트에 투입된 객체 분자의 농도를 달리 함에 따라 알아보았다. (CPrA+CH4) 하이드레이트의 경우, 0.5 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝효과가 발생하였으며, (CPeA+CH4) 하이드레이트는 기존 연구와 유사한 1.0 mol% 정도의 농도에서 최대 튜닝 효과가 발생하였다. (CPrA + CH4), (CPeA + CH4) 하이드레이트 모두 구조 II 하이드레이트를 형성한다고 알려진(테트라하이드로퓨란 + CH4), (사이클로펜탄 + CH4) 하이드레이트보다 더 많은 가스량을 저장하는 것으로 밝혀졌다. 100, 150, 200, 250 K의 조건에서(CPrA + CH4), (CPeA + CH4) 하이드레이트의 분말 X-선 회절 분석을 통해 각 온도별 격자 크기를 알아내고 그 차이를 분석하여 열팽창 거동을 분석하였다. 이에 따라, 객체 분자의 크기 차이로 인해(CPeA + CH4) 하이드레이트의 격자 상수가 더 큰 것으로 확인되었다.

혼합 소스 HVPE 방법에 의한 4H-SiC 기판 위의 육각형 Si 에피층 성장 (Growth of hexagonal Si epilayer on 4H-SiC substrate by mixed-source HVPE method)

  • 김경화;박선우;문수현;안형수;이재학;양민;전영태;이삼녕;이원재;구상모;김석환
    • 한국결정성장학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.45-53
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    • 2023
  • 4H-SiC 기판 위의 Si 성장은 전력 반도체, 바이폴라 접합 트랜지스터 및 광전자 공학에서 매우 유용한 재료로서 광범위한 응용 분야를 가지고 있다. 그러나 Si와 4H-SiC 사이에 약 20 %의 격자 불일치로 인해 4H-SiC에서 매우 양질의 결정 Si를 성장시키는 것은 상당히 어렵다. 본 논문에서는 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법을 이용하여 4H-SiC 기판에서 성장한 Al 관련 나노 구조체 클러스터에 의한 육각형 Si 에피층의 성장을 보고한다. 4H-SiC 기판 위에 육각형 Si 에피층을 성장시키기 위해 먼저 Al 관련 나노 구조체 클러스터가 형성되고 Si 원자를 흡수하여 육각형 Si 에피층이 형성되는 과정을 관찰하였다. Al 관련 나노 구조체 클러스터와 육각형 Si 에피층에 대하여 FE-SEM 및 라만 스펙트럼 결과로부터 육각형 Si 에피층은 일반적인 입방정계 Si 구조와 다른 특성을 가지는 것으로 판단된다.

Determination of Exposure during Handling of 125I Seed Using Thermoluminescent Dosimeter and Monte Carlo Method Based on Computational Phantom

  • Hosein Poorbaygi;Seyed Mostafa Salimi;Falamarz Torkzadeh;Saeid Hamidi;Shahab Sheibani
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제48권4호
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    • pp.197-203
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    • 2023
  • Background: The thermoluminescent dosimeter (TLD) and Monte Carlo (MC) dosimetry are carried out to determine the occupational dose for personnel in the handling of 125I seed sources. Materials and Methods: TLDs were placed in different layers of the Alderson-Rando phantom in the thyroid, lung and also eyes and skin surface. An 125I seed source was prepared and its activity was measured using a dose calibrator and was placed at two distances of 20 and 50 cm from the Alderson-Rando phantom. In addition, the Monte Carlo N-Particle Extended (MCNPX 2.6.0) code and a computational phantom with a lattice-based geometry were used for organ dose calculations. Results and Discussion: The comparison of TLD and MC results in the thyroid and lung is consistent. Although the relative difference of MC dosimetry to TLD for the eyes was between 4% and 13% and for the skin between 19% and 23%, because of the existence of a higher uncertainty regarding TLD positioning in the eye and skin, these inaccuracies can also be acceptable. The isodose distribution was calculated in the cross-section of the head phantom when the 125I seed was at two distances of 20 and 50 cm and it showed that the greatest dose reduction was observed for the eyes, skin, thyroid, and lungs, respectively. The results of MC dosimetry indicated that for near the head positions (distance of 20 cm) the absorbed dose rates for the eye lens, eye and skin were 78.1±2.3, 59.0±1.8, and 10.7±0.7 µGy/mCi/hr, respectively. Furthermore, we found that a 30 cm displacement for the 125I seed reduced the eye and skin doses by at least 3- and 2-fold, respectively. Conclusion: Using a computational phantom to monitor the dose to the sensitive organs (eye and skin) for personnel involved in the handling of 125I seed sources can be an accurate and inexpensive method.

통전활성소결법으로 제조한 VO2의 금속-절연체 전이 특성에 W와 Mg 첨가가 미치는 영향 (The Effect of Mg/W Addition on the Metal-insulator Transition of VO2 Using Spark Plasma Sintering)

  • 진우찬;김영진;박찬;장혜진
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.63-69
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    • 2022
  • 이산화 바나듐은 금속-절연체 전이라는 독특한 특성으로 인해 기초적인 소재 연구 및 산업에의 응용을 위한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 통전활성소결법으로 제조한 이산화 바나듐의 금속-절연체 전이 특성에 마그네슘과 텅스텐 첨가가 미치는 영향을 연구하였으며, 덩어리 시편을 대상으로 그 거동을 고찰하였다. 상용 분말과 통전활성소결법을 이용하여 열처리를 진행하여 제작한 시편의 경우 격자 상수의 변화는 크지 않고 이차상이 존재하였으며, 이로 인해 상전이 온도는 64.2-64.6℃에 분포하는 것으로 나타났다. 반면 불순물의 종류와 함량에 따라 전기전도도는 최대 2.4배 증가하거나 최대 57.4배 감소하는 거동을 나타냈다. 열전도도는 불순물의 첨가에 따라 증가하는 거동을 나타냈으며, 상전이 온도 이전에서는 1.8~2.5 W/m·K, 성전이 온도 이후에서는 1.9~2.8 W/m·K의 값을 가졌다. 이러한 물성 변화는 불순물의 첨가로 인한 전하 나르개 농도의 변화, 불순물의 산란중심, 미세구조의 변화 등이 복합적으로 작용한 결과로 해석할 수 있다.

전기 열량 소자로의 응용을 위한 K(Ta0.70Nb0.30)O3/K(Ta0.55Nb0.45)O3 이종층 박막의 구조적, 전기적 특성 (Structural and Electrical Properties of K(Ta0.70Nb0.30)O3/K(Ta0.55Nb0.45)O3 Heterolayer Thin Films for Electrocaloric Devices)

  • 박병준;육지수;이삼행;이명규;박주석;이성갑
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제37권3호
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    • pp.297-303
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    • 2024
  • In this study, KTN heterolayer thin films were fabricated by alternately stacking films of K(Ta0.70Nb0.30)O3 and K(Ta0.55Nb0.45)O3 synthesized using the sol-gel method. The sintering temperature and time were 750℃ and 1 hour, respectively. All specimens exhibited a polycrystalline pseudo-cubic crystal structure, with a lattice constant of approximately 0.398 nm. The average grain size was around 130~150 nm, indicating relatively uniform sizes regardless of the number of coatings. The average thickness of a single-coated film was approximately 70 nm. The phase transition temperature of the KTN heterolayer films was found to be approximately 8~12℃. Moreover, the 6-coated KTN heterolayer film displayed an excellent dielectric constant of about 11,000. As the number of coatings increased, and consequently the film thickness, the remanent polarization increased, while the coercive field decreased. The 6-coated KTN heterolayer film exhibited a remanent polarization and coercive field of 11.4 μC/cm2 and 69.3 kV/cm at room temperature, respectively. ΔT showed the highest value at a temperature slightly above the Curie temperature, and for the 6-coated KTN heterolayer film, the ΔT and ΔT/ΔE were approximately 1.93 K and 0.128×10-6 K·m/V around 40℃, respectively.

이진트리의 최소선형배열 알고리즘 (Algorithm for Minimum Linear Arrangement(MinLA) of Binary Tree)

  • 이상운
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.99-104
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    • 2024
  • 이진트리의 최소 선형 배열(MinLA) 문제의 해는 선형 복잡도 O(n)의 근사 알고리즘으로 구하고 있으며, k = 10에 대해 다양한 근사 알고리즘 수행 결과가 제시되어 있고, 단지 2개 알고리즘만이 최적 해 3,696을 얻었다. 본 논문은 이진트리의 정확한 해를 O(n) 복잡도로 구하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 먼저, n = 2k - 1개 노드들에 중위 탐색(in-order search) 방법으로 번호를 부여하고, 2 ≤ 𝑙 ≤ k-2, (k = 5)와 2 ≤ 𝑙 ≤ k-3, (k = 6) 레벨에 존재하는 노드들에 대해 단 노드 자식들까지의 범위를 대상으로 번호를 재배열하는 방법을 적용하였다. 제안된 알고리즘을 k=5,6,7에 적용한 결과 Chung[14]의 S(k)min=2k-1+4+S(k-1)min+2S(k-2)min 이론을 증명하였으며, S(5)min에 대해서는 Chung[14]의 60보다 좋은 58을 얻었다. 또한, 기존의 근사 알고리즘들은 배열 결과를 제시하지 않고 있는데 비해 제안된 알고리즘은 정확한 배열 방법도 제시하는 장점을 갖고 있다. 따라서 제안된 알고리즘은 k > 10인 이진트리에 대해서도 항상 빠르게 최적의 해를 얻을 수 있기 때문에 기존의 근사 알고리즘을 적용하지 않아도 된다.