• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권2호
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• pp.164-169
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• 2023

Nano Pt particles were dispersed on carbon-based supports by a polyol process for a catalyst application in a polymer electrolyte fuel cell. We tried to optimize the effect of pH on the electrostatic forces between the support and the Pt colloids. We investigated the relationship among the surface charges on the carbon support, the solution pH, and the concentration of a glycolate, and the Pt particle size. The produced catalyst with nano Pt particles on the support was evaluated by the long-term cyclic voltammetry (CV) performance test and compared with the results from a commercial catalyst. Our experimental results reveal that the pH-control can modify the particle size distribution and the dispersion of the nano Pt particles. This resulted in a cost-effective method for the synthesis of highly Pt loaded Pt/C catalysts for fuel cells better than a commercial catalyst system.

• Computers and Concrete
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• 제32권2호
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• pp.207-215
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• 2023

This paper investigates wave propagation in functionally graded carbon nano-reinforced composite (FG-CNTRC) plates under the influence of temperature based on Reddy' plate model. The material properties of Carbon Nanotubes (CNTs) are size-dependent, and the volume fraction of CNTs varies only along the thickness direction of the plate for different CNTs reinforcement modes. In addition, the material properties of CNTs can vary for different temperature parameters. By solving the eigenvalue problem, analytical dispersion relations can be derived for CNTRC plates. The partial differential equations for the system are derived from Lagrange's principle and higher order shear deformation theory is used to obtain the wave equations for the CNTRC plate. Numerical analyses show that the wave propagation properties in the CNTRC plate are related to the volume fraction parameters of the CNTRC plate and the distribution pattern of the CNTs in the polymer matrix. The effects of different volume fractions of CNTs and the distribution pattern of carbon nanotubes along the cross section (UD-O-X plate) are discussed in detail.

• Elastomers and Composites
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• 제46권2호
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• pp.164-170
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• 2011

본 연구에서는 실리콘 고무의 내열 및 내화 특성과 같은 열적 특성을 향상시키기 위해 실리콘 고무와 친환경 재료인 펄라이트를 기계적인 방법으로 혼합하여 실리콘 고무/펄라이트 복합체를 제조하였다. 다양한 분석 방법을 통하여 실리콘 고무/펄라이트 복합체의 특성은 펄라이트의 함량에 의존한다는 것을 확인하였다. 열중량 분석에서 순수한 실리콘 고무보다 실리콘 고무/펄라이트 복합체가 더 높은 온도에서 분해가 시작됨을 확인하였다. 가스 토치 시험을 통하여 펄라이트가 첨가된 복합 재료의 후면 온도가 순수한 실리콘 고무에 비하여 현저히 낮음을 알 수 있었고, RABT(Richtlinien fur die Ausstatung und den Betrieb won Stra${\beta}$entunneln) 조건에 따른 내화로 시험 그리고 탄화로 시험에서 펄라이트의 함량이 5 wt% 와 10 wt%인 복합체가 뛰어난 열적 안정성을 나타내었다. 주사전자현미경 (SEM)으로 실리콘 고무 내에서 펄라이트의 분산정도를 관찰하였다. 또한 한계산소지수(LOI)는 펄라이트의 함량에 따라 증가함을 확인하였다.

• 폴리머
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2010

기체 분리막의 투과 특성을 향상시키기 위하여 불소계 폴리이미드(6FDA-6FpDA) 고분자 매트릭스에 실리카 나노입자를 첨가한 유기-실리카계 복합 소재 막을 제조하였다. 실리카 입자의 분산도를 높이기 위하여 먼저 $\gamma$-MPS를 이용한 표면처리 과정을 거친 후, 6FDA-6FpDA와 단일상을 이룰 수 있는 PMMA를 실리카 나노입자 표면에 도입하였다. PMMA-graft-silica와 비교해 보았을 때, 순수 실리카 입자의 경우 불규칙 분산성으로 인하여 투과도는 증가하나 기체에 대한 낮은 선택도를 가졌다. PMMA를 도입시킨 실리카 입자를 첨가한 복합막의 경우 실리카 입자의 함량에 따라 고분자 필름을 제조하여 He, $O_2$, $N_2$, $CO_2$의 기체투과도를 측정하였다. 실험 결과 실리카 입자의 함량이 높아 질수록 사슬 정렬 방해에 의한 자유 부피가 증가되어 투과도가 증가되나 1 wt% 이후에는 과량의 실리카 입자의 첨가로 인한 고분자 내의 유효면적 감소로 인해 투과도가 감소하는 결과를 보였다. 전체적으로 가스의 투과도 증가로 인해 선택도의 감소를 보였으나 이산화탄소의 경우 선택도의 증가를 보였으며 이는 실리카 나노입자와 고분자 매트릭스 사이의 상호 결합으로 인해 나타나는 크기 제어에 의한 선택도 향상이다.

• Composites Research
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• 제26권5호
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• pp.289-294
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• 2013

고분자 기지에 희석제의 첨가로 CNT 및 CB 입자의 분산성 향상 및 연질의 전극을 만들고자하였다. 희석제, CNT 및 CB 함유량에 따른 연질 전극재료의 전기적 및 기계적 특성을 평가하였다. 전극재료로서 최적의 혼합조건은 기지 (KE-12)를 기본으로 희석제 80, CNT 3.5 그리고 CB 18 (phr)이었다. 이때의 비저항 값은 73 (${\Omega}{\cdot}cm$)이었고, 인장강도와 인장탄성율 그리고 신장율은 각각 0.45 MPa, 0.21 MPa, 184%였다. 또한 최적화된 전극과 탄성체를 이용하여 간단한 구조의 구동기를 제작하여 그 특성을 평가하였다. 작동 전압 25 kV에서 탄성체 KE-12는 2.24 mm의 변위가 발생되었고, 희석제가 50 (phr) 혼합된 KE-12는 4.05mm의 변위가 발생되었다. 희석제 50 (phr) 혼합된 KE-12는 3M의 4910과 같은 탄성계수를 나타내지만, 더 높은 변위를 보였다. 동일한 재료 (KE-12)의 전극과 탄성체로 제작된 구동기는 피로수명 및 응용에 많은 장점이 있을 것으로 보인다.

• Elastomers and Composites
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• 제47권1호
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• pp.43-53
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• 2012

물을 반응매체로 하고 스티렌과 부틸메타크릴레이트 (BMA)를 단량체로 하여 $65^{\circ}C$에서 $95^{\circ}C$ 사이의 선택된 온도에서 현탁중합을 실시하였다. 소수성 실리카를 안정제로, azobisisobutyronirile (AIBN)을 개시제로 선택하였다. 안정제의 최적 분산은 pH 10에서 이루어졌으며 반응은 pH 7에서 진행하였다. TGA 및 EDS 측정으로 사용한 실리카의 90%는 안정제로 10%는 입자 내로 유입되는 것으로 분석되었다. 안정제의 농도가 증가할수록 평균입경은 감소하였다. 분자량은 안정제의 농도가 1.67 wt%에 이르며 증가하였다. 개시제의 농도 및/혹은 반응온도의 상승에 따라 반응속도는 증가하였으나 분자량은 감소하였다. 입자의 입경은 개시제의 농도 및 반응온도에 거의 무관하였다. BMA의 비가 증가하면서 유리전이온도는 감소하였으며 불규칙한 형상의 입자가 증가하였다. 카본블랙을 함유하는 스티렌/BMA의 중합반응은 반응완료에 보다 많은 시간이 소요되었다. 소수성 실리카를 안정제로 하는 현탁중합반응을 이용하여 카본블랙을 함유하는 평균입경이 $1-30{\mu}m$의 구형 폴리(스티렌-BMA) 공중합체 복합체 입자를 합성할 수 있다는 사실을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.154-166
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• 2017

식품 포장, 전자 기기 등에 활용되고 있는 고분자 기반 기체 차단성 필름은 경량성, 낮은 제조 원가, 높은 가공성으로 인하여 많은 주목을 받고 있다. 특히 전자기기에 활용되기 위하여, 기체 차단 필름은 매우 높은 수준의 기체 차단성을 요구받고 있다. 하지만 현재 수준의 고분자 기반 기체 차단 필름은 다른 소재와 비교하여 상대적으로 높은 수준의 기체 투과유량을 보이고 있다. 따라서 기존의 고분자 필름이 가지고 있는 장점을 유지하면서 더 높은 수준의 기체 차단성을 부여하기 위한 요구가 증대되고 있다. 최근 그래핀 소재는 기체 차단을 위한 2차원 소재로서 각광받고 있다. 그러나 그래핀 소재의 낮은 가공성과 어려운 대면적화 문제 때문에 산화그래핀이 그 대안으로서 떠오르고 있다. 산화그래핀은 높은 종횡비를 가지는 2차원 층상구조의 그래핀에 산소관능기를 함유한 형태로서, 수용성 혹은 극성 용매에 잘 분산되는 성질을 가지며, 따라서 대량 생산에 용이한 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는, 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막을 제조하였다. 폴리이미드는 현재 널리 이용되고 있는 기체 차단성 고분자 중의 하나로서 높은 기계적 강도, 열적 안정성 및 내화학성을 가지고 있다. 본 연구를 통하여 산화그래핀이 함유된 폴리이미드 나노복합막이 기체 차단성을 가지고 있음을 확인하였다. 더 나아가, Triton X-100이나 sodium deoxycholate (SDC) 등의 계면활성제를 나노복합막에 도입함으로써 산화그래핀의 고분자 매트릭스 내에서의 분산성을 향상시켜 기체 차단성을 높이고자 하였다. 그 결과로서, Triton X-100이 도입된 나노복합막이 예상치와 유사한, 향상된 기체 차단성을 보임을 확인하였다. 본 연구를 기반으로 고분자 기반 나노복합막의 기체 차단성 분야로의 활용성이 증대될 것으로 기대한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.173-176
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• 2012

이산화염소는 우수한 살균력과 탈취력, 그리고 인체에 무해한 장점을 가지고 있으나, 과량 존재 시 불안정하고 폭발위험성이 존재하여 공기청정분야에서의 사용이 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 고분자 수화젤 입자 내부에 아염소산나트륨과 시트르산을 각각 탑재시킨 후, 수화젤 입자로부터 방출된 두 물질이 반응하여 저농도의 이산화염소를 장시간 지속적으로 발생시킬 수 있는 시스템을 개발하고자 하였다. 분산광중합을 이용하여 P(MMA-co-HEMA) 수화젤 입자를 합성하였고, 수화젤 입자로부터 방출된 아염소산나트륨과 시트르산이 반응하여 생성된 이산화염소의 양과 수화젤에 탑재하지 않은 아염소산나트륨과 시트르산이 직접 반응하여 생성된 이산화염소의 양을 시간의 경과에 따라서 비교한 결과, 아염소산나트륨과 시트르산이 직접 반응하는 경우, 생성된 이산화염소가 시간이 경과함에 따라서 분해되어 그 양이 점차 감소하였으나 수화젤을 사용한 경우는, 아염소산나트륨과 시트르산이 수화젤로부터 방출된 후 반응을 하기 때문에 반응시간이 지연되어서 저농도의 이산화염소가 지속적으로 생성되는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 본 연구에서 목적으로 하는 저농도의 이산화염소를 장시간에 걸쳐서 지속적으로 생성할 수 있는 시스템을 고분자 수화젤을 이용하여 구현할 수 있음을 보여준다.

• 폴리머
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• 제35권1호
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• pp.35-39
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• 2011

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지의 타소 지지체로 중형기공 실리카(SBA-15)를 이용한 전통적인 주형합성법을 이용하여 중형기공 탄소(CMK-3)를 합성하였다. 합성된 CMK-3는 추가적으로 비표면적과 물리적 성질을 증가시키기 위하여 활성화제로 수산화 칼륨 (KOH)양을 0, 1, 3, 및 4g으로 달리하여 활성화하였다. 그리고 활성화된 CMK-3(K-CMK-3)에 화학적 환원 방법을 이용하여 백금과 루테늄을 답지하였다. CMK-3에 담지된 백금-루테늄 촉매의 특성을 확인하기 위해 비표면적 장치(BET), X-선 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미정(TEM), 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하였다. 또한, 백금 루테늄 촉매의 전기화학적인 특성을 순환전류전압 실험으로 분석하였다. 결론적으로, 3 g의 KOH로 활성화된 CMK-3(K3g-CMK-3)가 가장 넓은 비표면적을 나타냈다. 또한, K3g-CMK-3의 높은 비표면적은 백금-루테늄의 균일한 분산과 함께 전기적인 촉매의 성능을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제36권4호
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• pp.478-485
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• 2012

Bicyclo(2,2,2)oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride(BTDA)와 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene(BAPB) 단량체를 사용하여 중합한 폴리아믹산(poly(amic acid))에 용액 삽입법을 이용해서 다양한 함량의 유기화 점토를 넣은 후 열 이미드화 방법을 통해 투명한 나노복합체 polyimide(PI) 필름을 합성하였다. 0-1.5 wt%의 다양한 함량의 유기화점토를 포함하는 복합체 필름을 제조한 후, 필름의 광 투과성, 모폴로지, 그리고 가스차단성을 각각 측정하였다. 1.0 wt%의 Cloisite 30B가 포함된 복합체에서 가장 우수한 가스차단성이 측정되었으며, 유기화 점토의 함량이 증가하게 되면 가스차단성은 오히려 감소하였다. PI 복합체 필름은 우수한 광 투과성을 가지며 대체로 무색을 나타내었다. 하지만 점토의 함량이 증가함에 따라 광 투과성은 조금씩 감소하였다. Cloisite 30B가 포함된 투명한 PI 복합체 필름의 광 투과성과 가스차단성을 더 자세히 연구하기 위하여 100-140%까지 다양한 비율로 이축연신하였다. 120% 이상 연신된 PI 복합체 필름에서 고분자 매트릭스에 점토가 균일하게 분산되어 박리되었음을 확인 하였으며, 가장 높은 가스 차단성은 130%로 이축연신된 필름에서 확인하였다.