• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제2권2호
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• pp.124-129
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• 2011

A simple process of fabricating micropillar structure and its influence upon enhancing electrochemical biosensor response were studied in this work. Conducting polymer PEDOT was used as a base material in formulating a composite with PVA. Micro porous PC membrane filter was used as a template for the micropillar of the composite on ITO electrode. This structure could provide plenty of encapsulating space for enzyme species. After dosing enzyme solution into this space, Nafion film tent was cast over the pillar structure to complete the micropillar cavity structure. In this way, the encapsulation of enzyme could be accomplished without any chemical modification. The amount of enzyme species was easily controllable by varying the concentration of the dosing solution. The more amount of enzyme is stored in the sensor, the higher the electrochemical response is produced. One more reason for the sensitivity improvement comes from the large surface area of the micropillar structure. Application of 0.7 V produced the best current response under the condition of pH 7.4. This biosensor showed linear response to the glucose in 0.1~1 mM range with the average sensitivity of $14.06{\mu}A/mMcm^2$. Detection limit was 0.01 mM based on S/N = 3.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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• pp.489-490
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• 2006

Branched sulfonated poly(ether sulfone-ketone) copolymer was prepared with bisphenol A, 4,4-difluorobenzophenone, sulfonated chlorophenyl sulfone (40mole% of bisphenol A) and THPE (1,1,1-tris-p-hydroxyphenylethane). THPE was used 0.4 mol% of bisphenol A to synthesize branched copolymers. Organic-inorganic nano composite membranes were prepared with copolymer and a series of $SiO_2$ nanoparticles (20 nm, 4, 7 and 10 wt%). The composite membranes were cast from dimethylsulfoxide solutions. The films were converted from the salt to acid forms with dilute hydrochloric acid. The membranes were studied by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Sorption experiments were conducted to observe the interaction of sulfonated polymers with water and methanol. Branched copolymer and nano composite membranes exhibit proton conductivities from $1.12{\times}10^{-3}$ to $6.04{\times}10^{-3}\;S/cm^2$, water uptake from 52.9 to 62.4%, IEC from 0.81 to 1.21 meq/g and methanol diffusion coefficients from $1.2{\times}10^{-7}$ to $1.5{\times}10^{-7}\;cm^2/S$.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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• pp.487-488
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• 2006

Novel bisphenol-based wholly aromatic poly(ether sulfone-ketone) copolymer containing pendant sulfonate groups were prepared by direct aromatic nucleophilic substitution polycondensation of 4,4-difluorobenzophenone, 2,2'-disodiumsulfonyl-4,4'-fluorophenylsulfone (40mole% of bisphenol A) and bisphenol A. Polymerization proceeded quantitatively to high molecular weight in N-methyl-2-pyrrolidinone at $180^{\circ}C$. Organic-inorganic composite membranes were obtained by mixing organic polymers with hydrophilic $SiO_2$ (ca. 20nm) obtained by sol-gel process. The polymer and a series of composite membranes were studied by FT-IR, $^1HNMR$, differential scanning calorimetry (DSC) and thermal stability. The proton conductivity as a function of temperature decreased as $SiO_2$ content increased, but methanol permeability decreased. The nano composite membranes were found to posse all requisite properties; Ion exchange capacity (1.2meq./g), glass transition temperatures $(164-183\;^{\circ}C)$, and low affinity towards methanol $(4.63-1.08{\times}10^{-7}\;cm^2/S)$.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.383-388
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• 2015

이온성 고분자 복합물인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)는 부드러운 고분자 필름의 양면에 백금으로 구성된 전극층이 부착된 형태로 구성되어 있으며, 외부 물리적 자극에 대응하여 전기적 에너지를 발생시키는 특성을 가지고 있다. 본 논문에서는 IPMC의 굽힘에 대응하여 생성되는 전압을 예측할 수 있는 회로 모델을 제안하였다. 모델의 내부는 IPMC의 물리적인 특성을 묘사하는 전기 소자들로 구성되어 있으며, 실제 측정된 출력 전압과 시뮬레이션 출력 전압 사이의 RMS(Root Mean Square) 오차가 최소화 되도록 파라미터들의 값이 선정되었다. 이어서, 회로 모델의 관측기를 극점 배치 기법을 사용하여 설계하였으며 관측기로부터의 출력 전압 시뮬레이션의 결과 실제 전압 신호와의 오차가 줄어듦을 확인하였다. 또한, 상태 관측기 설계 기법이 측정된 출력 전압으로부터 입력 굽힘 각도를 추정하는 역 모델의 설계에도 적용되었으며 설계된 역 모델이 입력 각도를 큰 오차 없이 추정함을 검증하였다.

• Macromolecular Research
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• 제16권3호
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• pp.204-211
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• 2008

A platinum-catalyzed polyelectrolyte porous membrane was prepared by solid-state compression of electrospun polystyrene (PS) fibers and in-situ metallization of counter-balanced ionic metal sources on the polymer surface. Using this ion-exchange metal-polymer composite system, fiber entangled pores were formed in the interstitial space of the fibers, which were surrounded by sulfonic acid sites ($SO_3^-$) to give a cation-selective polyelectrolyte porous bed with an ion exchange capacity ($I_{EC}$) of 3.0 meq/g and an ionic conductivity of 0.09 S/cm. The Pt loading was estimated to be 16.32 wt% from the $SO_3^-$ ions on the surface of the sulfonated PS fibers, which interact with the cationic platinum complex, $Pt(NH_3)_4^{2+}$, at a ratio of 3:1 based on steric hindrance and the arrangement of interacting ions. This is in good agreement with the Pt loading of 15.82 wt% measured by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy (ICP-OES). The Pt-loaded sulfonated PS media showed an ionic conductivity of 0.32 S/cm. The in-situ metallized platinum provided a nano-sized and strongly-bound catalyst in robust porous media, which highlights its potential use in various electrochemical and catalytic systems.

• 전기화학회지
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• 제14권1호
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• pp.9-15
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• 2011

The composite membranes comprising of sulfonated polymers as matrix and ionic liquids as ion-conducting medium in replacement of water are studied to investigate the effect of annealing of the sulfonated polymers. The polymeric membranes are prepared on recast Nafion containing the ionic liquid, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ($EMIBF_4$). The composite membranes are characterized by thermogravitational analyses, ion conductivity and small-angle X-ray scattering. The composite membranes annealed at $190^{\circ}C$ for 2 h after the fixed drying step showed better ionic conductivity, but no significant increase in thermal stability. The mean Bragg distance between the ionic clusters, which is reflected in the position of the ionomer peak (small-angle scattering maximum), is larger in the annealed composite membranes containing $EMIBF_4$ than the non-annealed ones. It might have been explained to be due to the different level of ion-clustering ability of the hydrophilic parts (i.e., sulfonic acid groups) in the non- and annealed polymer matrix. In addition, the ionic conductivity of the membranes shows higher for the annealed composite membranes containing $EMIBF_4$. It can be concluded that the annealing of the composite membranes containing ionic liquids due to an increase in ion-clustering ability is able to bring about the enhancement of ionic conductivity suitable for potential use in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) at medium temperatures ($150-200^{\circ}C$) in the absence of external humidification.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.389-397
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• 2011

본 연구에서는 용액 캐스팅법을 이용하여 각기 다른 함량의 VMT가 첨가된 SPAES/VMT 복합막이 제조되었다. SPAES 매트릭스 내의 VMT입자 분산은 전자주사현미경으로 관찰된 평균분포에 의해 확인되었다. 1 wt%보다 적은 함량을 포함한 복합막은 고분자 매트릭스 내에 좋은 분산성을 나타내어 막의 상부층과 하부층에 매끈한 표면을 가졌다. 복합막의 함수율은 온도가 증가함에 따라 급격하게 증가되었으며 VMT는 높은 이온교환능력으로 인하여 강한 수분친화도를 가짐으로 인해 높은 모든 흡착된 수분은 bound water인 것으로 확인하였다. VMT의 함량이 1 wt%보다 적게 첨가된 복합막에서 증가된 이온전도도와 낮아진 메탄올 투과도를 확인할 수 있었다. 모든 복합막 중에서 SPAES/VMT 1.0 wt% 복합막은 선택도 측면에서 가장 뛰어난 연료전지 성능을 가졌으며 Nafion 112과 비교하여 두배 이상 우수한 값을 나타내었다. 이것은 SPAES/VMT 1.0 wt% 복합막이 직접메탄올 연료전지의 구동을 위한 가장 우수한 조건이 될것이라 사료된다.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.228-241
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• 2020

리튬 이온 전지의 양극과 음극 사이에 물리적인 층을 만들어주는 분리막은 분리막의 품질에 따라 리튬 이온 전지의 성능을 결정함에 따라 많은 관심을 받고 있다. 일반적으로 전기화학적 안정성과 적절한 역학적 강도를 갖고 있는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 구성된 다공성 막이 리튬 이온 전지의 분리막으로 사용된다. 하지만 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 낮은 열 저항성과 젖음성으로 인해 리튬 이온 전지의 잠재력을 충분히 끌어내지 못한다. 녹는점 이상의 온도에 도달하게 되면 분리막의 구조가 변형되고 리튬 이온 전지는 단락된다. 분리막의 낮은 젖음성은 낮은 이온전도도와 부합하고, 이는 전지의 저항을 상승시킨다. 이러한 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 분리막의 단점을 극복하고자 이중 전기방사방법, 코팅 층 도포 방법, 코어 셸 구조 형성 방법, 제지법 등 여러 가지 방법들이 연구되었다. 언급된 방법들로 합성된 분리막들은 열 저항성과 젖음성이 크게 향상되었고 유연성과 인장 강도 같은 역학적 특성도 향상되었다. 본 리뷰 논문에는 각기 다른 방법으로 형성된 리튬이온 전지의 분리막에 대해서 다루고 있다.

• 멤브레인
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• 제25권6호
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• pp.496-502
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• 2015

촉진수송은 기존의 고분자 막에서는 힘든, 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 기술 중 한 가지이다. 촉진수송 분리막을 이용한 올레핀/파라핀 분리는 기존의 증류공정을 대체할 수 있는 기술로써 많은 관심을 받아왔다. 본 연구에서는 테트라플루오로붕산은/질산알루미늄의 혼합염이 포함된 고분자 블렌드 기반의 촉진수송 올레핀 분리막을 제조하였다. 자유 라디칼중합법을 이용하여 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체를 합성하였다. 또한, 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 매질에 폴리에틸렌옥사이드를 다양한 비율로 혼합하였다. 폴리에틸렌옥사이드를 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체 질량 대비 70%를 혼합하였을 때, 혼합기체 선택도 및 투과도는 5.6 및 10.05 GPU에 도달하였다. 이와 같은 복합막의 올레핀 분리 성능이 향상된 이유는, 분리막에 첨가된 은이온이 올레핀 기체분자의 선택적인 촉진 수송을 하였고, 또한 고투과성의 고분자 블렌드가 사용되었기 때문이다. 또한 은이온의 은나노입자로의 환원을 억제시키는 질산알루미늄의 첨가로 인해 복합막의 장시간 안정도를 향상시킬 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.80.2-80.2
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• 2010

The development of high temperature-proton exchange fuel cell (HT-PEFC) is a key in solving the problem of carbon monoxide poisoning of the platinum at anode as well as water management in PEFCs operated below $90^{\circ}C$. In order to overcome these main issues, PEFCs must be operated at high temperature above $120^{\circ}C$. Ionic liquids are available for HT-PEFC due to exhibiting non-volatility and thermal stability. Ionic liquids are however leached out from polymeric matrix resulting in the increase of gas permeability. In this study, we have prepared and characterized the composite membranes with the ionic liquids consisting of 1-(4-vinylbenzyl)-3-butyl imidazolium chloride immobilized by the cross-linkers in pore-filling membrane to prevent to be leached out from the membrane. We confirmed that cross-linked ionic liquids were not leached out from the composite membranes through the various characteristic analyses. It was also verified that the prepared membranes are thermally stable from the result of TG analysis. The pore-filling membranes with the immobilized ionic liquids have a high proton conductivity over $10^{-2}$ S/cm at high temperature (> $120^{\circ}C$).