• Composites Research
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• 제35권3호
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• pp.153-160
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• 2022

목재 섬유 기반의 셀룰로오스 나노피브릴(cellulose nanofibrils, CNF)은 생체적합특성이 우수하여 조직 공학용 스캐폴드, 약물 운반체, 상처 치유용 겔 등의 생체 의료 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 하지만, 셀룰로오스 나노피브릴은 상대적으로 약한 기계적 강도를 나타내기 때문에 높은 기계적 특성을 요구하는 응용 분야에 사용되기 어렵다는 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 셀룰로오스 나노피브릴의 기계적 강도를 향상시키기 위해 TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-oxyl) 산화 처리된 셀룰로오스 나노피브릴에 금속 양이온을 도입하여 금속-카르복실레이트 배위 결합을 가지는 하이드로겔을 제조하였다. 또한, 큰 진폭 진동 전단(large amplitude oscillatory shear) 측정과 Live/Dead 세포 시험을 통해 하이드로겔의 비선형 점탄성 거동과 세포 생존 능력을 분석하였다. 특히, 첨가된 금속염의 종류에 따라 세포의 증식 및 생존 능력이 변화하였고, 이는 하이드로겔들의 유변 물성 특성에도 영향을 미쳤다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.416-421
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• 2023

Multifunctional composite materials capable of both load-carrying and energy functions are promising innovative candidates for the advancement of contemporary technologies owing to their relative feasibility, cost-effectiveness, and optimized performance. Carbon fiber (CF)-based structural batteries utilize the graphitic inherent structure to enable the employment of carbon fibers as electrodes, current collectors, and reinforcement, while the matrix system is an ion-conduction and load transfer medium. Although it is possible to enhance performance through the modification of constituents, there remains a need for a systematic design methodology scheme to streamline the commercialization of structural batteries. In this work, a bi-phasic epoxy-based ionic liquid (IL) modified structural battery electrolyte (SBE) was developed via thermally initiated phase separation. The polymer's morphological, mechanical, and electrochemical characteristics were studied. In addition, the interfacial shear strength (IFSS) between CF/SBE was investigated via microdroplet tests. The results accentuated the significance of considering IFSS and matrix plasticity in designing composite structural batteries. This approach is expected to lay the foundation for realizing smart structures with optimized performance while minimizing the need for extensive trial and error, by paving the way for a streamlined computational design scheme in the future.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.413-420
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• 2011

휨 보강근의 종류 및 조합, 섬유 혼입을 변수로 하는 고강도 콘크리트 보의 구조 실험 결과를 균열 모멘트, 극한 모멘트, 처짐 등에 대해 각종 설계기준 및 가이드라인, 여러 연구자들에 의한 예측식과 비교 검토하였다. 섬유를 혼입하지 않은 FRP 보강근 보강 보의 극한 모멘트 이론값은 실험값을 과소평가하였다. 강섬유가 혼입된 FRP 보강근보강보에 대한 ACI 544.4R, Campione의 모델은 섬유 보강 콘크리트의 증가된 극한 압축 변형률을 고려하지 않고 있어 극한 모멘트를 부정확하게 예측하였다. 섬유가 혼입되지 않은 부재에 대해 Bischoff의 처짐 모델은 섬유가 혼입되지 않은 부재들의 사용 하중 하에서의 처짐을 정확하게 예측한 반면, ACI 440 위원회 모델은 사용 하중 하에서의 처짐을 비보수적으로 예측하였다. 이질 보강근이 동시에 적용된 부재에 대해 Bischoff 모델과는 달리 ACI 440 위원회의 처짐 모델은 직접적인 적용이 불가능하기 때문에 ACI 440 위원회 식을 이용하여 이질 보강근이 동시에 적용된 부재의 처짐을 예측하는 방법을 제안하였다. 또한 철근과 FRP 보강근이 동시에 보강된 보에서 철근이 항복한 이후의 처짐을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.702-708
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• 2018

하이드로겔은 다량의 물과 화장품용 성분들을 함유할 수 있는 천연고분자 구조를 가지고 있으며 내부의 친수성기들이 활성성분을 다량 함유하고 효과적으로 전달할 수 있는 구조체를 형성할 수 있어 화장품 소재로 즐겨 사용되고 있다. 화장품용 하이드로겔에 첨가하는 소재로 셀룰로오스가 많이 이용되고 있는데 파우더 형태의 셀룰로오스와 면섬유 및 셀룰라아제를 처리한 면섬유와 같이 다양한 형태의 셀룰로오스를 하이드로겔에 적용했을 경우 하이드로겔의 물성변화 및 외관변화를 조사해 보았다. 일반적으로 사용되는 셀룰로오스 파우더를 하이드로겔에 첨가하였을 경우 예상과 달리 하이드로겔의 인장강도가 상당히 저하되는 결과를 보였다. 첨가하지 않았을 때 대비 0.1%와 0.3%의 셀룰로오스 파우더를 첨가한 시료는 각각 10%, 14%의 인장강도 저하현상을 보였다. 이와는 다르게 면섬유를 0.1 ~ 0.3% 첨가하였을 경우 하이드로겔의 강도가 약 20% 증가함을 보였다. 그러나 길이가 긴 면섬유는 뻣뻣하여 하이드로겔에 혼합시 분산성에 문제를 보였다. 이를 해결하기 위하여 면에 셀룰라아제를 처리함으로써 효소-분해 반응을 통해 섬유의 유연성을 증가시킬 수 있었다. 또한 효소 처리된 면섬유를 하이드로겔에 첨가하여 보습성의 변화를 조사한 결과 셀룰라아제를 처리한 면섬유를 함유한 하이드로겔은 처리하지 않은 면섬유-하이드로겔 대비 380% 증가된 보습성을 보였으며 또한 혼합 가공시 우수한 분산성을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.95-101
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• 2017

본 논문에서는 복합재료로 만들기 위한 전처리 단계에서 수행한 사이징 제거 상태를 영상처리 알고리즘을 적용하여 수치적으로 나타내었고, 전자파 차폐 성능을 높이기 위해서 건식 공정 방식으로 니켈도금 탄소섬유를 제작하였다. 탄소섬유 제조에서 폴리머 종류로 감싸져 나온 사이징은 건식 코팅을 위해서는 제거해야 한다. 사이징이 제거된 상태를 주사 전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 촬영한 이미지에서 탄소 섬유의 규칙적인 패턴, 즉 상관성을 구함으로써 수치적인 값으로 나타낼 수 있다. 사이징의 제거 방식은 용액, 압축 공기와 용액과 압축공기(하이브리드)로 제거한 SEM 영상에 대하여 제안된 방법을 적용한 결과 하이브리드 방식이 우수함을 확인 할 수 있었다. 그리고 사이징이 제거된 스프레딩 탄소 섬유 롤을 롤투롤 스퍼터 방식으로 니켈도금 탄소 섬유를 제작할 수 있었다. 제작된 30um, 40um과 100um 니켈코팅 탄소섬유에 대해서 전자파 차폐 성능을 측정하였다. 한국산업기술시험원에서 100um 니켈코팅 탄소섬유의 전자파 차폐 성능을 평가한 결과 최저 66.7(dB)에서 최고 73.2(dB)의 전자파 차폐 성능을 보였다. 이것은 구리의 전자파 차폐율과 유사하여 EV/HEV자동차의 케이블로 사용될 수 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제8권2호
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• pp.89-99
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• 1976

Polyvinyl Chloride 섬유에 Acrylic acid (AA)를 방사선을 이용하여 Graft 중합 반응시킬 때 Homopolymer의 방지제인 Ferrous, Ferric, Cupric salt을 첨가시켰다. 방사선 선원으로서는 Co-60의 ${\gamma}$-선 또는 Van de Graaff 가속기를 사용하였으며 조사방법으로는 상호조사법을 이용하였다. Graft 중합반응과 Homopolymerization은 반응계에 첨가시킨 Cation에 의해서 영향을 받았으며 그 효율은 $Cu^{2+}$>$Fe^{2+}$>$Fe^{3+}$의 순서였다. Graft 중합반응속도는 방사선 선량율이 $8.5\times10^3$부터 $1.4\times10^{5}$rad/hr 사이에서 선량율의 0.76중에 비례하였고, Craft 중합반응에 대한 활성화 에너지는 $25^{\circ}$부터 $75^{\circ}C$ 사이에서 6.1 Kcal/mole이었다. 이 때 중합반응 용액은 AA-$H_2O$-$(CH_2Cl)_2$로서 Homopolymer inhibitor의 농도는 $4\times10^{-3}$ mole/1이었다. Graft율은 총선량과 선량율이 클 때 증가하였거나 또는 Polymer 팽윤제인 Ethylene dichloride가 monomer 혼합용액과 포화되었을 때 증가되었다. Acrylic acid가 Craft된 Polyvinyl Chloride 섬유는 흡습율, 열수축성, 용융성이 크게 증진되었고 Tensile properties는 original과 별차이를 나타내지 않았다.

• 접착 및 계면
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• 제23권4호
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• pp.122-129
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• 2022

본 연구에서는 산소 플라즈마 처리시간을 실험 변수로 하여 금속섬유를 처리한 후 섬유표면에 산소함유 기능성 관능기를 도입하여 금속섬유의 친수성을 향상시키기 위한 연구로 플라즈마 처리 전, 후의 표면 특성 변화를 scanning electron microscope (SEM)과 x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하여 관찰하였다. 또한 플라즈마 처리시간이 금속섬유의 표면에 미치는 영향을 관찰하기 위해 극성 용매와 비극성 용매에 대한 금속섬유의 접촉각 변화를 측정하였다. 측정된 접촉각을 이용해 표면 자유에너지 변화를 계산한 후 산소 플라즈마 처리 전, 후의 금속섬유에 대한 접촉각과 표면 자유에너지를 비교하였으며 접착일과의 상관관계도 고찰하였다. 이런 금속섬유의 표면 변화가 다른 소재와의 복합 시 계면에서의 전단강도 향상에 미치는 영향을 알아보기 위해 microdroplet 시편을 제조하여 계면 전단강도를 측정하였으며 접착일과의 상관관계도 함께 파악하였다. 따라서, 금속섬유의 산소플라즈마 처리는 섬유표면에 물리적인 표면적 증가로 인한 수지와의 접촉면의 증가와 표면의 산소함유 기능성 관능기의 도입에 따른 접촉각, 표면 에너지의 변화에 따른 표면 친수화로 고분자 수지와의 계면 전단강도를 향상시켜주는 결과를 얻었다.

• Fibers and Polymers
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• 제2권3호
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• pp.135-140
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• 2001

Organic-inorganic hybrid composites consisting of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and SiO$_2$ were prepared through a sol-gel process and the crystallization behavior of PVDF in the presence of $SiO_2$ networks was investigated by spectroscopic, thermal and x-ray diffraction measurements. The hybrid composites obtained were relatively transparent, and brittleness increased with increasing content of tetraethoxysilane (TEOS). It was regarded from FT-lR and DSC thermal analyses that at least a certain interaction existed between PVDF molecules and the $SiO_2$ networks. X-ray diffraction measurements showed that all of the hybrid samples had a crystal structure of PVDF ${\gamma}$-phase. Fresh gel prepared from the sol-gel reaction showed a very weak x-ray diffraction peak near 2$\theta$=$21^{\circ}$ due to PVDF crystallization, and Intensity increased grade-ally with time after gelation. The crystallization behavior of PVDF was strongly affected by the amount of $SiO_2$ networks. That is, $SiO_2$ content directly influenced preference and disturbance fur crystallization. In polymer-rich hybrids, $SiO_2$ networks had a favorable effect on the extent of PVDF crystallization. In particular, the maximum portent crystallinity of PVDF occurred at the content of 3.7 wt% $SiO_2$ and was higher than that of pure PVDF. However. beyond about 10 wt% $SiO_2$, the crystallization of PVDF was strongly confined.

• Fibers and Polymers
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• 제7권4호
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• pp.323-327
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• 2006

Poly(vinyl alcohol) (PVA)/multi-walled carbon nanotube (MWNT) composite films were prepared by casting a DMSO solution of PVA and MWNTs, whereby the MWNTs were dispersed by sonication. A significant improvement in the mechanical properties of the PVA drawn films was achieved by the addition of a small amount of MWNTs. The initial modulus and the tensile strength of the PVA drawn film increased by 30 % and 45 %, respectively, with the addition of 1 wt% MWNTs, which are close to those calculated from the rule of mixtures, and were strongly dependent upon the orientation of the PVA matrix. The mechanical properties, however, were not improved with a further increase in the MWNT content. The orientation of MWNTs in the composite was not well developed compared to that of the PVA matrix. This result suggests that the improvement of the molecular orientation of the PVA matrix plays a major role in the increase of the mechanical propeties of the drawn PVA/MWNT composite films.

• Composites Research
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• 제24권4호
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• pp.1-4
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• 2011

수정된 Hummer's 방법으로 제조된 산화그래핀(graphene oxide, GO)을 이용하여 PMMA와 Nylon 6,6에 분산시켜 각각 복합재료 섬유와 필름으로 제조하고 동적기계적 물성과 인장특성을 분석하였다. 동적기계적 분석과 인장 특성에서 GO-PMMA 복합재료 섬유는 GO의 효율적 기계적 물성 보강 효과를 확인 하였으나 Nylon 6,6 복합재료는 제조과정에서 사용된 포름산의 낮은 pH로 인해 산화그래핀의 분산안정성이 저하되어, 낮은 보강효율을 보임을 알 수 있었다.