• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제50권4호
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• pp.219-236
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• 2022

Wood-based nanocomposite electrode materials were synthesized for application in supercapacitors by mixing nanostructured hematite (Fe₂O₃) with highly porous activated carbon (AC) produced from the wood-waste of Pinus roxburghii. The AC was characterized using various instrumental techniques and the results showed admirable electrochemical properties, such as high surface area and reasonable porosity. Firstly, AC was tested as an electrode material for supercapacitors and it showed a specific capacitance of 59.02 Fg^-1 at a current density of 1 Ag^-1, cycle life of 84.2% after 1,000 cycles (at a current density of 3 Ag^-1), and energy density of 5.1 Wh/kg at a power density of 135 Wkg^-1. However, when the AC was composited with different ratios of Fe₂O₃ (1:1, 2:1, and 1:2), there was an overall improvement in its electrochemical performance. Among the 3 ratios, 2:1 (AC:Fe₂O₃) had the best specific capacitance of 102.42 Fg^-1 at 1 Ag^-1, cycle life of 94.4% capacitance after 1,000 cycles (at a current density of 3 Ag^-1), and energy density of 8.34 Wh/kg at a power density of 395.15 Wkg^-1 in 6 M KOH electrolyte in a 3-electrode experimental setup with a high working voltage of 1.55 V. Furthermore, when Fe₂O₃ was doubled, 1:2 (AC:Fe₂O₃), the electrochemical capacitive performance of the electrode twisted and deteriorated due to either the accumulation of Fe₂O₃ particles within the composite or higher bulk resistance value of pure Fe₂O₃.

• Steel and Composite Structures
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• 제46권4호
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• pp.471-483
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• 2023

This paper presents an analytical hyperbolic theory based on the refined shear deformation theory for mechanical stability analysis of the simply supported advanced composites plates (exponentially, sigmoidal and power-law graded) under triangular, trapezoidal and uniform uniaxial and biaxial loading. The developed model ensures the boundary condition of the zero transverse stresses at the top and bottom surfaces without using the correction factor as first order shear deformation theory. The mathematical formulation of displacement contains only four unknowns in which the transverse deflection is divided to shear and bending components. The current study includes the effect of the geometric imperfection of the material. The modeling of the micro-void presence in the structure is based on the both true and apparent density formulas in which the porosity will be dense in the mid-plane and zero in the upper and lower surfaces (free surface) according to a logarithmic function. The analytical solutions of the uniaxial and biaxial critical buckling load are determined by solving the differential equilibrium equations of the system with the help of the Navier's method. The correctness and the effectiveness of the proposed HyRPT is confirmed by comparing the results with those found in the open literature which shows the high performance of this model to predict the stability characteristics of the FG structures employed in various fields. Several parametric analyses are performed to extract the most influenced parameters on the mechanical stability of this type of advanced composites plates.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제85권1호
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• pp.1-14
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• 2023

The use of functionally graded materials in applications involving severe thermal gradients is quickly gaining acceptance in the composite mechanics community, the aerospace and aircraft industry. In the present study, a refined sandwich plate model is applied to study the free vibration analysis of porous functionally graded material (FGM) sandwich plates with various distribution rate of porosity. Two types of common FG sandwich plates are considered. The first sandwich plate is composed of two FG material (FGM) face sheets and a homogeneous ceramic or metal core. The second one consists of two homogeneous fully metal and ceramic face sheets at the top and bottom, respectively, and a FGM core. The displacement field of the present theory is chosen based on nonlinear variations in the in-plane displacements through the thickness of the sandwich plate. The number of unknowns and equations of motion of the present theory is reduced and hence makes them simple to use. In the analysis, the equation of motion for simply supported sandwich plates is obtained using Hamilton's principle. In order to present the effect of the variation of the porosity distribution on the dynamic behavior of the FGM sandwich plates, new mixtures are proposed which take into account different rate of porosity distribution between the ceramic and the metal. The present method is applicable to study the dynamic behavior of FGM plates and sandwich plates. The frequencies of two kinds of FGM sandwich structures are analyzed and discussed. Several numerical results have been compared with the ones available in the literature.

• 멤브레인
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• 제33권6호
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• pp.383-389
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• 2023

폴리에틸렌 글라이콜 다이아크릴레이트 (polyethylene glycol diacrylate, PEGDA) 하이드로젤을 정삼투 (forward osmosis, FO) 분리막의 지지체로 사용하여 고성능의 FO 분리막을 제조하였다. 친수성의 PEGDA를 자외선 조사를 통한 중합과 그에 따른 상분리를 이용하여 다공성으로 구조화하였고, 매우 높은 친수성을 가진 하이드로젤 지지체를 얻을 수 있었다. 제조된 친수성 PEGDA 지지체 위에 높은 수투과도와 염 선택도를 확보하기 위해서 일반적인 계면중합 방식이 아닌 톨루엔을 유기 용매로 사용한 계면중합 방식(TIP)으로 선택층을 도입하였다. 제조된 PEGDA 지지체 기반 분리막은 1.0 M NaCl 유도 용액과 증류수 유입수를 통한 FO 성능 측정에서 상용 HTI 분리막들에 비해서 매우 높은 수투과도와 낮은 염 선택도를 나타내었다. 본 연구를 통해, 기존의 소수성 지지체를 추가적으로 개질하는 방식이 아닌 새로운 물질과 제조방식을 사용한 FO 지지체의 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권9호
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• pp.857-862
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• 2002

석탄회와 벤토나이트 및 이스트 분말의 성형체를 800∼1,000$^{\circ}C$에서 1시간 소성하여 수질정화용 미생물 고정화 세라믹 담체를 제조하여 기공${\cdot}$기계적 특성을 조사하였다. 석탄회와 벤토나이트(FB)시편은 벤토나이트의 첨가량과 소성온도가 증가함에 따라 기공특성은 감소하였으나 압축강도는 증가하였다. 800∼1,000$^{\circ}C$에서 소성한 FB시편은 압축강도 89.6∼128.9 kgf/$cm^2$, 부피비중 1.25∼1.43, 겉보기비중 1.61∼1.78, 기공률 27.2∼62.2%, 평균기공경 7.9∼25.6${\mu}m$, 기공용적 8.9∼$22.2{\times}10^{-5}\;cm^3/g$ 및 비표면적 35.2∼134.3 $m^2/g$을 나타내었다. 이스트 분말을 첨가한 FBY시편은 FB시편에 비하여 기공특성이 향상되었으나 압축강도는 감소하였다. 9F1B시편에 10wt%의 이스트 분말을 첨가하여 900$^{\circ}C$에서 1시간 소성한 9F1B1Y시편은 압축강도 98.7 kgf/$cm^2$, 부피비중 1.20, 겉보기비중 1.67, 기공률 68.1%, 평균기공경 48.9 ${\mu}m$, 기공용적 $29.5{\times}10^{-5}\;cm^3/g$ 및 152.2 $m^2/g$의 비표면적을 나타내었으며, 담체의 기공에 S. saprophyticus의 부착특성이 양호하여 수질정화용 미생물 고정화 담체로 이용이 가능하였다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제26권3호
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• pp.605-624
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• 1996

Various bonegraft materials and the technique of guided tissue regeneration have been used to regenerate lost periodontal tissue. Calcium sulfate has been known as a bone graft material because of good biocompatibility, rapid resorption and effective osteoinduction. It has been known that calcium sulfate works as a binder to stabilize the defect when it is used with synthetic graft materials. The effects on the regeneration of pericxiontal tissue were studied in dogs after grafting 3-wall intrabony defects with calcium carbonate and calcium sulfate and covering with calcium sulfate barrier. The 3-wall intrabony defectstdmm width, 4mm depth, 4mm length) were created in anterior area and treated with flap operation alone(contol group), with porous resorbable calcium carbonate graft alonetexperirnental group 1), with calcium sulfate graft alonetexperimental group 2) and with composite graft of 80% calcium carbonate and 20% calcium sulfate with calcium sulfate barriertexperimental group 3). Healing responses were histologically observed after 8 weeks and the results were as follows: 1. The alveolar bone formation was $0.59{\pm}0.19mm$ in the control group, $1.80{\pm}0.25mm$ in experimental group 1, $1.61{\pm}0.21mm$ in experimental group 2 and $1.94{\pm}0.11mm$ in experimental group 3 with statistically significant differences between control group and all experimental groups(P<0.05). There were statistically significant differences between experimental group 1 and group 2 (P<0.05). 2. The new cementum formation was $0.48{\pm}0.19mm$ in the control group. $1.72{\pm}0.26mm$ in experimental group 1, $1.43{\pm}0.17mm$ in experimental group 2, $1.89{\pm}0.15mm$ in experimental group 3 with statiscally significant differences between control group and all experimental groups (p<0.05). There were statistically significant differences between experimental group 1 and group 2, and between experimental group 2 and group 3(P<0.05). 3. The length of junctional epithelium was $1.61{\pm}0.20mm$ in the contol group, $0.95{\pm}0.06mm$ in experimental group 1, $1.34{\pm}0.16mm$ in experimental group 2, $1.08{\pm}0.11mm$ in experimental group 3 with statiscally significant differences between control group and experimental group 1. and btween control group and experimental group 3(p<0.05). There were statistically significant differences between experimental group 1 ,and group 2, and between experimental group 2 and group 3(P<0.05). 4. The connective tissue adhesion was $1.67{\pm}O.20mm$ in the control group, $1.33{\pm}0.24mm$ in experimental group 1. $1.23{\pm}0.16mm$ in experimental group 2, $1.08{\pm}0.14mm$ in experimental group 3 with statistically significant differences between control group and all experimental groups(p<0.05). There were nostatistically significant differences between all experimental groups. As a result, epithelial migration was not prevented when calcium sulfate was used alone, but new bone and cementum formation were enhanced. Epithelial migration was prevented and new bone and cementum formation were also enhanced when calcium carbonate was used alone and when both calcium carbonate and calcium sulfate were used.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.375-385
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• 2014

본 연구에서는 종결정 코팅층이 NaA 제올라이트 분리막 형성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. NaA 제올라이트 분리막은 평균입경 100 nm 종결정을 다공성 ${\alpha}$-알루미나 표면에 진공여과 코팅하고 $100^{\circ}C$에서 24시간 수열처리하여 합성되었다. 이때 지지체 표면에 분포된 종결정 양을 조절한 후 형성된 NaA 제올라이트 분리층의 두께와 결정입 크기 등 미세구조에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 종결정 코팅 양은 지지체를 통과한 종결정 수용액의 여과 양을 조절하여 제어하였다. 종결정을 단일층으로 코팅한 후 합성하였을 경우, 코팅 양이 증가함에 따라 분리층 단면에서의 두께와 균일도는 증가하였으며, 표면에서의 결정입 크기는 감소하면서 균일도는 증가하였다. 반면, 종결정을 다층으로 코팅한 후 합성하였을 경우, 균일한 분리층을 형성하였지만 단일층으로 코팅된 경우에 비하여 불균일하였으며 두꺼운 분리층이 형성되었다. 균일하고 초박형의 결함이 없는 제올라이트 분리층을 형성하기 위해서는 종결정을 균일하고 단일층으로 코팅하여야 함을 알 수 있었다. 본 연구로부터 종결정의 코팅 상태가 이차성장에 의한 NaA 제올라이트 분리층의 미세구조를 결정하는 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권3호
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• pp.165-170
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• 2005

Sol-gel 공정에 의해 제조된 세라믹 분리 막은 보다 순수한 재료를 이용할 수 있고, 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 다양한 복합체도 넓은 범위에서 반응을 유도할 수 있다는 장점을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 sc,1-gel 공정을 이용하여 Tetraethyl ortho-silicate(TEOS)-Polyethylene glycol(PEG)계 organically modified silicate(ORMOSt)sol을 합성하였다. Polymer분자량을 변수로 하여 sol 합성 후 특성 변화를 점도와 겔화 시간을 측정함으로써 관찰하였다. 합성된 sol을 다공성 담체 위에 dip-coating법을 이용하여 막을 제조하였으며, SEM관찰을 통해 분리 막의 미세구조를 확인하였다. 합성 복합 막의 Oil/water 에멀젼의 처리효율을 cross-flow 타입의 막 분리 장치를 이용하여 확인하였다. Ormosilsol은 유기물의 분자량이 증가될수록 보다 쉽게 코팅 층을 형성 시킬 수 있었고, 담체를 용매에 담지 시켜 코팅 물질이 담체의 기공내로 침투될 때의 모세관력을 줄임으로써 크랙이 방지된 얇은 막을 얻을 수 있었다. Colloidal sol 코팅 막에 비해 ormosil sol코팅 막은 분리효율 뿐 아니라 flux 특설이 시험 5분경과 시점에서 약 $200\;l/m^2h$이상 향상되었음을 확인 할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.13-16
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• 2013

양극산화(anodization)공정으로 제작된 규칙성 나노구조의 다공성 산화알루미늄(Aluminum Anodic Oxide, AAO)는 공정이 적용된 LED 모듈은 비교적 쉽고 경제적이므로 최근 LED용 방열소재로 응용하기 위하여 다양하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 LED 모듈은 알루미늄/폴리머/구리 회로층으로 구성되며 절연체 역할을 하는 폴리머는 히트스프레더로 구성되어있다. 그러나 열전도도가 낮은 폴리머로 인하여 LED부품의 열 방출이 원활하지 못하므로 LED의 수명단축 및 오작동에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 대신 상대적으로 열전도도가 우수한 AAO를 양극산화 공정으로 제작하여 히트스프레더(heat spread)로 사용하였다. 이때, AAO와 금속인 구리 회로층간의 접착력을 향상시키기 위하여 스퍼터링 DBC(direct bonding copper)법으로 시드층(seed layer)을 형성한 뒤 최종적으로 전해도금공정으로 구리회로층을 형성하였다. 본 연구에서는 양극 산화공정으로 AAO와 금속간의 접착강도를 개선하여 1.18~1.45 kgf/cm와 같은 우수한 peel strength 값을 얻었다.

• Composites Research
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• 제27권6호
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• pp.248-253
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• 2014

본 연구에서는 발포 알루미늄으로 구성된 접착 구조물에서의 접합면에 대한 파괴 특성을 조사하기 위하여 각도를 변수로 정하고 TDCB 시험편을 설계하였다. 이 시험편들은 길이는 200 mm이고 시험편에 대한 접착면의 경사 각도는 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$와 $12^{\circ}$인 네 가지로 모델링을 하였다. 이 시험편들의 실험 및 해석을 분석한 결과, 경사면 각도가 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$와 $12^{\circ}$인 경우에 시험편들의 최대 하중은 각각 약 120 N, 137 N, 154 N과 171 N으로 발생하였다. 해석의 결과 값이 실험치에 가까워져 많은 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이와 같은 연구 방법을 응용하여 실험 대신 시뮬레이션을 통하여 접착제로 접착된 알루미늄 폼으로 된 재료의 전단 거동에 관한 물성치를 효율적으로 파악할 수 있다고 사료된다.