In this study, in order to easily provide functional groups on the surface of carbon nanotubes, dual structural multiwalled carbon nanotubes which have crystalline graphite and turbostratic carbon wall were synthesized by modified vertical thermal decomposition method. Synthesized dual structural MWCNTs were characterized by FE-SEM, TGA, HR-TEM, Raman spectroscopy and BET specific surface area analyzer. The average innermost and outermost diameters of the synthesized nanotubes were around 45 and 75 nm, respectively. The large empty inner space and the presence of graphitic carbons on the surface may open potential applications for gas storage and collection of hazardous materials.
In this study, highly sensitive hydrogen micro gas sensors of the multi-layer and micro-heater type were designed and fabricated using the micro electro mechanical system (MEMS) process and palladium catalytic metal. The dimensions of the fabricated hydrogen gas sensor were about $5mm{\times}4mm$ and the sensing layer of palladium metal was deposited in the middle of the device. The sensing palladium films were modified to be nano-honeycomb and nano-hemisphere structures using an anodic aluminum oxide (AAO) template and nano-sized polystyrene beads, respectively. The sensitivities (Rs), which are the ratio of the relative resistance were significantly improved and reached levels of 0.783% and 1.045 % with 2,000 ppm H2 at $70^{\circ}C$ for nano-honeycomb and nano-hemisphere structured Pd films, respectively, on the other hand, the sensitivity was 0.638% for the plain Pd thin film. The improvement of sensitivities for the nano-honeycomb and nano-hemisphere structured Pd films with respect to the plain Pd-thin film was thought to be due to the nanoporous surface topographies of AAO and nano-sized polystyrene beads.
We report here flexible dye-sensitized solar cells (DSSC) based on Ti-mesh electrodes that show good mechanical flexibility and electrical conductivity. $TiO_2$ nanotube arrays prepared by electrochemical anodizing Ti-mesh substrate were used as photoanode. A Pt-coated Ti-mesh substrate was used as counter electrode. The photoanodes were modified by coating a $TiO_2$ porous layer onto the $TiO_2$ nanotubes in order to increase the specific surface area. To increase the long term stability of the DSSCs, a gel type electrolyte was used instead of a conventional liquid type electrolyte. The DSSC based on $33.2{\mu}m$ long porous $TiO_2$ nanotubes exhibited a better energy conversion efficiency of ~2.33%, which was higher than that of the DSSCs based on non-porous $TiO_2$ nanotubes.
The carbon nano-structured materials could be applied to the fields of advanced fillers, templates, electrode materials, sensor, storage, and absorption materials. The polyacrylonitrile (PAN) based carbon nano-particles provide the remarkable properties of high specific surface area, large pore volume, chemical inertness, and good mechanical stability. In this study, well-defined carbon nano-particles were obtained through pyrolysis of polyacrylonitrile based particles. The precursor nano-particles were prepared by modified aqueous dispersion polymerization using hydrophilic poly(vinyl alcohol) in a water/ N,N-dimethylformamide mixture media. Synthesized precursor nanoparticles have relatively monodisperse particles ranging 80 ~ 250nm. Stable spherical particles are obtained without coagulum or secondary particles in our system. The characteristic of the carbon nanoparticles were investigated in terms of surface area, morphology, and size distribution.
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.
Kim, Jihee;Chandra, Prakash;Yang, Jiyoon;Rhee, Seog Woo
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제34권12호
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pp.3715-3721
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2013
In this study, the behavior of cells on the modified surface, and the correlation between the modified substrates and the response of cells is described. A close-packed layer of nano-sized silica beads was prepared on a coverslip, and the adhesion, proliferation, and migration of BALB/3T3 fibroblast cells on the silica layer was monitered. The 550 nm silica beads were synthesized by the hydrolysis and condensation reaction of tetraethylorthosilicate in basic solution. The amine groups were introduced onto the surfaces of silica particles by treatment with 3-aminopropyltrimethoxysilane. The close-packed layer of silica beads on the coverslip was obtained by the reaction of the amine-functionalized silica beads and the (3-triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride treated coverslip. BALB/3T3 fibroblast cells were loaded on bare glass, APTMS coated glass, and silica bead coated glass with the same initial cell density, and the migration and proliferation of cells on the substrates was investigated. The cells were fixed and stained with antibodies in order to analyze the changes in the actin filaments and nuclei after culture on the different surfaces. The motility of cells on the silica bead coated glass was greater than that of the cells cultured on the control substrate. The growth rate of cells on the silica bead coated glass was slower than that of the control. Because the close-packed layer of silica beads gave an embossed surface, the adhesion of cells was very weak compared to the smooth surfaces. These results indicate that the adhesion of cells on the substrates is very important, and the actin filaments might play key roles in the migration and proliferation of cells. The nuclei of the cells were shrunk on the weakly adhered surfaces, and the S1 stage in which DNA is duplicated in the cell dividing processes might be retarded. As a result, the rate of proliferation of cells was decreased compared to the smooth surface of the control. In conclusion, the results described here are very important in the understanding of the interaction between implanted materials and biosystems.
Micro/nano adhesion and friction properties of mixed self-assembled monolayer (SAM) with different chain length for MEMS application were experimentally studied. Many kinds of SAM having different spacer chains(C6, C10 and C18) and their mixtures (1:1) were deposited onto Si-wafer, where the deposited SAM resulted in the hydrophobic nature. The adhesion and friction properties between tip and SAM surfaces under nano scale applied load were measured using an atomic force microscope (AFM) and under micro scale applied load were measured using ball-on-flat type micro-tribotester. Surface roughness and water contact angles were measured with SPM (scanning probe microscope) and contact anglemeter. Results showed that water contact angles of mixed SAMs were similar to those of pure SAMs. The morphology of coating surface was roughened as mixing of SAM. Nano adhesion and nano friction decreased as increasing of the spacer chain length and mixing of SAM. Micro friction was decreased as increasing of the spacer chain length, but micro friction of mixed SAM showed the value between pure SAMs. Nano adhesion and friction mechanism of mixed SAM was proposed in a view of stiffness of spacer chain modified chemically and topographically.
Micro/nano adhesion and friction properties of mixed self-assembled monolayer (SAM) with different chain length for MEMS application were experimentally studied. Many kinds of SAM having different spacer chains(C6, C10 and C18) and their mixtures (1:1) were deposited onto Si-wafer, where the deposited SAM resulted in the hydrophobic nature. The adhesion and friction properties between tip and SAM surfaces under nano scale applied load were measured using an atomic force microscope (AFM) and micro scale applied load were measured using ball-on-flat type micro-tribotester. Surface roughness and water wetting angles were measured with SPM (scanning probe microscope) and contact anglemeter. Results showed that wetting angles of mixed SAMs showed the similar value of pure SAMs. The coating surface morphology was increased as mixing of SAM. Nano adhesion and nano friction decreased as increasing of the spacer chain length and mixing of SAM. Micro friction was decreased as increasing of the spacer chain, but micro friction of mixed SAM showed the value between pure SAMs. Nano adhesion and friction mechanism of mixed SAM was proposed in a view of stiffness of spacer chain modified chemically and topographically.
Akay, Canan;Tanis, Merve Cakirbay;Mumcu, Emre;Kilicarslan, Mehmet Ali;Sen, Murat
The Journal of Advanced Prosthodontics
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제10권1호
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pp.43-49
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2018
PURPOSE. The purpose of this in vitro study is to examine the effects of a nano-structured alumina coating on the adhesion between resin cements and zirconia ceramics using a four-point bending test. MATERIALS AND METHODS. 100 pairs of zirconium bar specimens were prepared with dimensions of $25mm{\times}2mm{\times}5mm$ and cementation surfaces of $5mm{\times}2mm$. The samples were divided into 5 groups of 20 pairs each. The groups are as follows: Group I (C) - Control with no surface modification, Group II (APA) - airborne-particle-abrasion with $110{\mu}m$ high-purity aluminum oxide ($Al_2O_3$) particles, Group III (ROC) - airborne-particle-abrasion with $110{\mu}m$ silica modified aluminum oxide ($Al_2O_3+SiO_2$) particles, Group IV (TCS) - tribochemical silica coated with $Al_2O_3$ particles, and Group V (AlC) - nano alumina coating. The surface modifications were assessed on two samples selected from each group by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The samples were cemented with two different self-adhesive resin cements. The bending bond strength was evaluated by mechanical testing. RESULTS. According to the ANOVA results, surface treatments, different cement types, and their interactions were statistically significant (P<.05). The highest flexural bond strengths were obtained in nano-structured alumina coated zirconia surfaces (50.4 MPa) and the lowest values were obtained in the control group (12.00 MPa), both of which were cemented using a self-adhesive resin cement. CONCLUSION. The surface modifications tested in the current study affected the surface roughness and flexural bond strength of zirconia. The nano alumina coating method significantly increased the flexural bond strength of zirconia ceramics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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