• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.595-605
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• 2018

최근 우수한 유연성과 화학적 안정성 등을 가진 고분자 수지와 우수한 기계적 성질 등을 나타내는 무기 재료로 이루어진 나노 복합 시스템으로써 유-무기 하이브리드 코팅 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 아크릴레이트 단량체로써 사용된 o-phenylphenoxyethyl acrylate (OPPEA)는 1.576의 높은 굴절률을 나타내고, Bisphenol A ethoxylate diacrylate (BAEDA)는 굴절률은 낮지만 경화된 고분자의 경도를 향상시킨다. 또한, 무기 소재로써 사용된 지르코니아는 산화지르코늄으로써 우수한 내구성과 광학특성 등을 나타낸다. 본 연구에서는 광학 특성을 향상시키기 위한 목적으로 아크릴레이트 단량체 중 BAEDA의 함량을 조절하여 필름을 제조한 뒤 연필 경도계와 아베굴절계를 이용하여 광학 특성 변화를 확인하였고, UV-vis spectrophotometer을 이용해 투과도를 비교하여 최적의 조건을 확립하였다. 그리고 실란 커플링제인 ${\gamma}$-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS)를 사용하여 지르코니아를 소수화 처리하여 아크릴레이트 단량체에 대한 분산성을 향상시키고, 개질 전후의 물에 대한 분산성 변화를 조사하여 물에 대한 친화력이 감소하였음을 확인하였고, FT-IR ATR spectrophotometer를 통해 MPS에 의해 도입된 $1716cm^{-1}$에서의 에스터 C=O 결합 peak의 존재를 통해 MPS에 의한 지르코니아 표면의 개질 반응이 진행되었음을 확인하였다. 또한, 지르코니아의 표면에 도입된 규소 원자의 존재는 X 선 형광법을 이용하여 확인하였다. 그리고 화학적으로 개질된 지르코니아를 아크릴레이트 단량체에 도입하여 광경화 필름을 제조하였을 때, 굴절률은 아크릴레이트 자체 필름보다 1.2% 향상되었음을 확인하였고, SEM/EDS mapping 분석을 통해 PET 필름에 코팅된 개질 후 지르코니아가 아크릴레이트 코팅층에 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제36권6호
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• pp.745-755
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• 2012

Two types of polymers were tested in this study; poly(ethylene terephthalate) (PET) as a synthetic example and poly(lactic acid) (PLA) as a natural polymer. DSC analyses showed that the use of nanofiller increased the degree of crystallinity ($X_c$) of both PET and PLA polymers, but the effect was more noticeable on PET nanocomposites. The crystallization of PLA and PET nanocomposites occurred at higher temperatures in comparison to neat polymers. According to dynamic mechanical-thermal analysis (DMTA), the damping factor of PET/$TiO_2$ nanoparticles decreased compared to the neat matrix, but for PLA nanocomposites the opposite trend was observed. Results of the mechanical test showed that for both PET and PLA nanocomposites, the most successful toughening effect was observed at 3 wt% loading of $TiO_2$ nanoparticles. SEM micrographs revealed uniform distribution of $TiO_2$ nanoparticles at 1 and 3 wt% loading levels. The results of WAXD spectra explained that the polymorphs of PLA and PET was not affected by $TiO_2$ nanoparticles. UV-visible spectra showed that $TiO_2$ nanocomposite films had high ultraviolet shielding compared to neat polymer, but there was significant reduction in transparency.

• 한국재료학회지
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• 제20권11호
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• pp.611-616
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• 2010

A cobalt oxide - tin oxide nanocomposite based gas sensor on an $SiO_2$ substrate was fabricated. Granular thin film of tin oxide was formed by a rheotaxial growth and thermal oxidation method using dc magnetron sputtering of Sn. Nano particles of cobalt oxide were spin-coated on the tin oxide. The cobalt oxide nanoparticles were synthesized by polymer-assisted deposition method, which is a simple cost-effective versatile synthesis method for various metal oxides. The thickness of the film can be controlled over a wide range of thicknesses. The composite structures thus formed were characterized in terms of morphology and gas sensing properties for reduction gas of $H_2$. The composites showed a highest response of 240% at $250^{\circ}C$ upon exposure to 4% $H_2$. This response is higher than those observed in pure $SnO_2$ (90%) and $Co_3O_4$ (70%) thin films. The improved response with the composite structure may be related to the additional formation of electrically active defects at the interfaces. The composite sensor shows a very fast response and good reproducibility.

• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.270-276
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• 2015

Polyvinylidene fluoride (PVDF)-based nanocomposites are fabricated by incorporation of boron nitride (BN) nanosheets with anisotropic orientation for a potential high thermal conducting ferroelectric materials. The PVDF is dissolved in dimethylformamide (DMF) and homogeneously mixed with exfoliated BN nanosheets, which is then cast into a polyimide film under application of high magnetic fields (0.45~10 T), where the direction of the filler alignment was controlled. The BN nanosheets are exfoliated by a mixed way of solvothermal method and ultrasonication prior to incorporation into the PVDF-based polymer suspension. X-ray diffraction, scanning electron microscope and thermal diffusivity are measured for the characterization of the polymer nanocomposites. Analysis shows that BN nanosheets are exfoliated into the fewer layers, whose basal planes are oriented either perpendicular or parallel to the composite surfaces without necessitating the surface modification induced by high magnetic fields. Moreover, the nanocomposites show a dramatic thermal diffusivity enhancement of 1056% by BN nanosheets with perpendicular orientation in comparison with the pristine PVDF at 10 vol % of BN, which relies on the degree of filler orientation. The mechanism for the magnetic field-induced orientation of BN and enhancement of thermal property of PVDF-based composites by the BN assembly are elucidated.

• Elastomers and Composites
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• 제42권3호
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• pp.177-185
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• 2007

유기화된 montmorillonite(O-MMT)와 인을 포함하는 polyamic acid(PPAA)를 용액 블렌딩하여 PAA/organoclay 나노 복합체를 제조하였다. 이들 나노 복합체들의 연구를 위하여 FT-IR, DSC, TGA, PCFC, SEM 그리고 XRD를 이용하였다. 나노복합체들의 제조확인은 FT-IR과 XRD 분석을 통하여 확인하였다. SEM 사진들은 O-MMT가 매트릭스 고분자에 비교적 고르게 분산되어 있음을 보여 주었고, XRD 결과를 통하여 O-MMT가 intercalation 되었음을 확인하였다. O-MMT/PPAA 나노복합체들의 열안정성 및 난연성은 순수한 PAA 보다 크게 높았으며, O-MMT/PPAA-0.2, 0.4, 0.6 복합체들의 열방출 용량과 총열방출 값들은 인의 함량 증가와 함께 감소하였다. 본 연구에서 제조된 나노복합체 필름들이 화재안전재료로서 사용될 수 있는 잠재성을 가지고 있음을 확인하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권11호
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• pp.801-808
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• 2012

TiAlCN coatings with various C contents were synthesized by unbalanced magnetron sputtering. The characteristics, the crystalline structure, surface morphology, hardness, and friction coefficient of the coatings as a function of the C content were investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), a microhardness tester, and a wear test. In addition, their corrosion behaviors in a deaerated 3.5 wt% NaCl solution at $40^{\circ}C$ were investigated by potentiodynamic polarization tests. The results indicated that the $Ti_{14.9}Al_{15.5}C_{30.7}N_{38.9}$ coating had the highest hardness, elastic modulus, and a plastic deformation resistance of 39 GPa, 359 GPa, and 0.55, respectively, and it also had the lowest friction coefficient of approximately 0.26. Comparative evaluation of the TiAlCN coatings indicated that a wide range of coating properties, especially coating hardness, could be obtained by the synthesis methods and processing variables. The microhardness of the coatings was much higher than that from previously reported coating using similar magnetron sputtering processes. It was almost as high as the microhardness measured from the TiAlCN coatings (~41 GPa) synthesized using an arc ion plating process. The potentiodynamic test showed that the corrosion resistance of the TiAlCN coatings was significantly better than the TiAlN coatings, and their corrosion current density ($i_{corr}$), corrosion potentials ($E_{corr}$) and corrosion rate decreased with an increasing C content in the coatings. The much denser microstructure of the coatings due to the increased amount of amorphous phase with increasing C contents in the coatings could result in the the improved corrosion resistance of the coatings.

• 한국재료학회지
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• 제32권11호
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• pp.508-514
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• 2022

Piezoelectric composite films which are enabled by inorganic piezoelectric nanomaterials-embedded polymer, have attracted enormous attention as a sustainable power source for low powered electronics, because of their ease of fabrication and flexible nature. However, the absorption of applied stress by the soft polymeric matrices is a major issue that must be solved to expand the fields of piezoelectric composite applications. Herein, a flexible and porous piezoelectric composite (piezoelectric sponge) comprised of BaTiO₃ nanoparticles and polydimethylsiloxane was developed using template method to enhance the energy conversion efficiency by minimizing the stress that vanishes into the polymer matrix. In the porous structure, effective stress transfer can occur between the piezoelectric active materials in compression mode due to direct contact between the ceramic particles embedded in the pore-polymer interface. The piezoelectric sponge with 30 wt% of BaTiO₃ particles generated an open-circuit voltage of ~12 V and a short-circuit current of ~150 nA. A finite element method-based simulation was conducted to theoretically back up that the piezoelectric output performance was effectively improved by introducing the sponge structure. Furthermore, to demonstrate the feasibility of pressure detecting applications using the BaTiO₃ particles-embedded piezoelectric sponge, the composite was arranged in a 3 × 3 array and integrated into a single pressure sensor. The fabricated sensor array successfully detected the shape of the applied pressure. This work can provide a cost-effective, biocompatible, and structural strategy for realizing piezoelectric composite-based energy harvesters and self-powered sensors with improved energy conversion efficiency.

• 폴리머
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• 제32권4호
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• pp.340-346
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• 2008

폴리우레탄의 분자구조 변화가 CNT와 GNF의 분산성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 폴리우레탄의 분자구조를 달리하여 다양한 종류의 폴리우레탄을 합성하였다. 합성된 폴리우레탄은 저농도의 무기충진제(CNT, GNT)를 포함한 필름으로 제조하여 분산성과 분산에 따른 전기전도성 변화를 조사하였다. 선형구조의 hard segment를 가진 HDI계 폴리우레탄이 아로마틱링을 포함한 TDI, MDI 또는 NDI계 폴리우레탄에 비해 우수한 분산성을 보였으며, 동시에 가장 높은 표면 전도도를 나타내었다. 이는 선형 구조를 가진 HDI hard segment의 높은 분자운동성에 기인한 것으로 사료된다. CNT, GNF의 폴리우레탄 매트릭스상 분산에 있어 CNT는 GNF에 비하여 낮은 비중에 기인한 상분리 현상으로 인하여 낮은 분산성을 보였으며, 이는 곧 표면저항 값의 저하로 이어졌다. 그러나, CNT는 폴리우레탄상의 낮은 분산성에도 불구하고 CNT 고유의 높은 전기전도 특성으로 인해 GNF에 비해 높은 표면 전도도를 유지하였다. Silver/PU 복합필름과의 전기전도도 특성 비교를 위하여 동일 무게 함량의 충진제를 함유한 CNT/PU, GNF/PU 복합체 필름을 제조 후, 이들 필름간의 상대 전기 전도도를 비교 관찰하였다. CNT와 GNF로 이루어진 복합필름은 silver/PU 복합필름에 비해 동일한 무게 함량의 무기충진제를 함유한 필름에서 $30{\sim}50%$의 낮은 표면 저항값을 나타내게 되는데, 이는 실린더형의 CNT 및 GNF 충진제가 구형의 silver에 비해 많은 접촉점을 가지기 때문으로 기인한다.

• 멤브레인
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• 제15권3호
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• pp.247-254
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• 2005

키토산 필름은 농업, 식품과 제약 분야에서 응용이 가능하다. 그러나 키토산으로만 만들어진 필름은 기체투과성이 높고 기계적 물성에 약하다. 따라서 본 연구에서는 기체 투과성을 낮추고 기계적 물성을 높이기 위해 층상구조를 갖는 점토광물의 일종인 montorillonite (MMT)와 양이온 생체고분자인 키토산을 이용하여 양이온 교환과 수소결합과정을 통해 $Na^+-MMT$에 키토산을 삽입하여 키토산/Clay 나노복합재료를 제조하였다. 키토산/clay 나노 복합재료의 X-ray 회절패턴에서 $2\theta=7.5^{\circ}$에서 MMT의 basal reflection이 나타났고, $2\theta=3\~5^{\circ}$ 주위에서의 새로운 약하고 넓은 peak로서 더 낮은 각에서 MMT의 basal reflection의 이동에 의해 삽입된 나노 구조의 형성을 증명하였다. 또한 TGA thermogram를 이용하여 clay의 함유량이 증가할수록 제조된 나노복합재료의 열분해가 일어나는 범위의 질량감소가 줄어드는 것을 확인하므로서 내열성을 관찰하였다. 기계적 물성 성질을 측정하여 clay 함유량의 증가에 따른 인장 강도와 인장 모듈러스의 변화를 관찰하고, 키토산이 층상 실리케이트 내에 삽입하여 제조된 나노복합재료에서 clay의 함유량이 증가할수록 질소 투과경로의 tortuosity를 증가시켜서 기체 투과도를 감소시키는 것도 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.410-418
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• 2016

본 연구에서는 Multi-Walled Carbon Nanotube (MWCNT)와 니켈 분말을 포함하는 전기 전도성 복합체를 제조하여 물성을 비교하였다. 복합체 제조에 앞서, MWCNT 표면을 개질하여 카르복실기(-COOH)와 아미노기($-NH_2$)를 도입하였으며, 표면 개질 혹은 개질되지 않은 MWCNT와 니켈 분말을 diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)에 분산하여 전기 전도성 복합체를 제조하였다. 그리고 triethylenetetramine (TETA)를 경화제로 사용하여 전도성 복합체와 혼합한 후, doctor blade법으로 코팅하여 전기전도성 변화를 측정하였다. MWCNT의 표면 개질 여부와 에폭시 수지와의 반응여부는 fourier transform infrared (FTIR) spectrometer, thermogravimetric analyzer (TGA) 및 elemental analyzer (EA)로 확인하였으며, 복합체의 표면 형상은 scanning electron microscope (SEM), 복합체의 면 저항 값은 4-point probe로 측정하였다. 그 결과 아미노기로 표면 개질한 MWCNT 0.5 wt%와 40%의 니켈 분말을 사용하여 제조한 복합체의 면 저항 값은 $(9.87{\pm}1.09){\times}10^4{\Omega}/sq$로 니켈 분말만 53.3% 사용하여 제조한 복합체의 면 저항 값과 유사한 값을 나타내었다. 따라서, 0.5%의 아미노기로 개질된 MWCNT를 포함하는 전도성 복합체는 순수 니켈 분말만 사용하는 복합체보다 13.3%의 니켈 분말 함량을 감소할 수 있음을 알았다.