• Composites Research
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• v.34 no.6
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• pp.434-439
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• 2021

Graphene and polyaniline with thermoelectric properties are one of the potential substitutes for inorganic materials for flexible thermoelectric applications. In this study, we studied the photo-induced thermoelectric effect of graphene-polyaniline composites. The graphene-polyaniline composites were synthesized by introducing an amine functional group to graphene oxide for covalently connecting graphene and polyaniline, reducing the graphene oxide, and then polymerizing the graphene oxide with aniline. Graphene-polyaniline composites were prepared by changing the aniline contents in order to expect an optimal photothermoelectric effect, and their structural properties were confirmed through FT-IR and Raman analysis. The photocurrent and photovoltage characteristics were analyzed by irradiating light asymmetrically without an external bias and the current and voltage with various aniline contents. While the photocurrent trends to the electrical conductivity of the graphene-polyaniline composites, the photovoltage was related to the temperature change of the graphene-polyaniline composite, which was converted into thermal energy by light.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.6
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• pp.607-611
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• 2020

In this research, we synthesized Au/TiO2/graphene composites using ionic surfactants for the exfoliation of graphite layers, directly. In the graphene composite, TiO2 with thin nanosheet shapes was distributed on the graphene surface and Au nanoparticles with less than 10 nm sizes were evenly distributed on the surface of the TiO2 nanosheets. The Au/TiO2/graphene composite was then applied to the photodegradation of various dyes such as methylene blue, methylene orange and rhodamine 6G, and B. Among them, the methylene blue showed the most excellent photodegradation activity (91.6%) while the rhodamine B exhibited 31.0%.

• Polymer(Korea)
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• v.37 no.4
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• pp.507-512
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• 2013

A graphene/waterborne polyurethane (WPU) nano composite was prepared by in-situ polymerization of PU and graphene having isocyanate (iGO) group in order to improve physicochemical/electrical characteristics. The properties of the graphene/WPU nanocomposite can effectively be enhanced as compared pristine WPU; up to 57% of tensile strength and $10^2$ fold of electrical conductivity with introduction of 2 wt% graphene. In addition, mechanical/electrical properties of the graphene/WPU nanocompsite were higher than those of graphene/WPU composite prepared by a simple physical blend method. It might attribute to homogeneous dispersion of iGO in the WPU matrix via covalent bonds and hydrogen bonds between WPU and iGO from the results of morphological analysis by scanning electron microscopy (SEM).

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.16 no.3
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• pp.108-115
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• 2015

In the present work, we investigated poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV)/graphene nanocomposites. The electrical, hydrophobic properties and thermal properties of the nanocomposite films having different graphene contents were investigated. The scanning electron microscopy (SEM) morphology showed good dispersion of graphene layers in the PHBV matrix. Based on the X-ray diffraction and differential scanning calorimetry, the addition of graphene increased the crystallinity of PHBV. Thermal stability, hydrophobicity, and electrical conductivity of the nanocomposites were increased with increasing the graphene contents.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.202-202
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• 2012

유연성 투명 전도막은 현대 전자산업의 발전에 있어 필수적인 부품소재로서, 가시광선의 투과율이 80% 이상이고 면저항이 $100{\Omega}/sq.$ 전후이며 휘거나 접히고 나아가 두루마리의 형태로도 응용이 가능한 소재를 일컫는다. 이러한 유연성 투명 전도막은 차세대 정보디스플레이 산업 및 유비쿼터스 사회의 중심이 되는 유연성 디스플레이, 터치패널, 발광다이오드, 태양전지 등 매우 다양한 분야에 응용이 기대된다. 이러한 이유로 고 신뢰성 유연성 투명 전도막 개발기술은 차세대 산업에 있어서의 핵심기술로 인식되고 있다. 현재로서는 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO) 및 전도성 유기고분자를 사용하여 투명 전도막을 제조하고 있으나, ITO 박막의 경우 인듐 자원의 고갈로 인한 가격상승 및 기판과의 낮은 접착력, 열팽창계수의 차이로 인한 공정상의 문제, 산화물 특유의 취성으로 인한 유연소자로서의 내구성 저하 등의 문제가 제기되고 있다. 전도성 유기고분자의 경우는 낮은 전기전도도와 기계적강도, 유기용매 처리 등의 문제점이 지적되고 있다. 따라서 높은 전기전도도와 투광도 뿐만 아니라 유연성을 지니는 재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다. 최근 이러한 재료로서 그래핀(graphene)과 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)를 중심으로 하는 탄소나노재료가 주목받고 있으며 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법(thermal vapor deposition; TCVD)으로 합성된 그래핀 및 CNT를 이용하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하고 그 특성을 평가하였다. 그래핀과 CNT합성을 위한 기판으로는 각각 300 nm 두께의 니켈과 1 nm 철이 증착된 실리콘 웨이퍼를 이용하였으며, 원료가스로는 메탄(CH4)과 아세틸렌(C2H2)등의 탄화수소가스를 이용하였다. 그래핀의 경우 원료가스의 유량, 합성온도, 냉각속도를 변경하여 대면적으로 두께균일도가 높은 그래핀을 합성하였으며, CNT의 경우 합성시간을 변수로 길이 제어합성을 도모하였다. 합성된 그래핀은 식각공정을, CNT는 스프레이 증착공정을 통해 고분자 기판(polyethylene terephthalate; PET) 위에 순차적으로 전사 및 증착하여 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막을 제작하였다. 제작된 탄소나노재료 복합체 기반의 유연성 투명 전도막은 물리적 과부하를 받았을 때 발생할 수 있는 유연성 투명 전도막의 구조적결함에 기인하는 전도성 저하를 보상하는 특징이 있어, 그래핀과 탄소나노튜브 각각으로 제조된 유연성 투명 전도막보다 물리적인 하중이 반복적으로 인가되었을 때 내구성이 향상되는 효과가 있다. 40% 스트레인을 반복적으로 인가하였을 때 그래핀 투명 전도막은 20 사이클 이후에 면저항이 $1-2{\Omega}/sq.$에서 $15{\Omega}/sq.$ 이상으로 급증한 반면 그래핀-CNT 복합체 투명 전도막은 30사이클까지 $1-2{\Omega}/sq.$ 정도의 면저항을 유지하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.199-199
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• 2012

최근 그래핀의 대면적 합성 및 롤투롤 전사 공정의 개발로 그래핀의 상용화가 가시화 되고 있다. 하지만, 그래핀의 독특한 특성인 선형적이고 밴드갭이 없는 에너지 띠 분포 때문에 반도체 소자로서의 직접적인 적용에는 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 돌파구로써, 그래핀 복합체의 연구와 개발이 활발히 진행되고 있으며 본 연구에서는 그래핀 복합 적층 구조를 다룬다. 이는 디스플레이, 초고속 반도체 소자, 고성능 광전자소자 및 초고감도 센서 등 다양한 분야에 대한 그래핀의 실용화 가능성이 높아진 것을 의미한다. 특히, 높은 가시광 투과도와 낮은 면저항으로 기존 투명 전극에 대표적으로 사용되고 있는 ITO (Indium Tin Oxide)를 그래핀으로 대체하는 것에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 그래핀이 높은 전자이동도를 가지는 것에 비하여 비저항과 투과도 측면에 있어서는 ITO의 성능을 뛰어넘지 못하는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ITO가 가지는 취약점인 기판과의 약한 접착력, 높은 취성, 기판과의 열팽창률 차이 등의 공정상 문제점을 극복하고자 하였다. 그래핀 복합 적층 필름은 플라스틱 기판 (PET) 위에 열 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 이용하여 합성한 그래핀을 전사하고, ITO 용액을 도포한 다음 다시 그래핀을 씌워 제작하여 샌드위치 구조(sandwich structure)를 형성하였다. 완성된 필름은 광학적, 전기적 특성 분석을 수행하였다. 광학적 분석으로는 라만 분광을 이용한 그래핀 품질평가와 파장대에 따른 광 투과도, 그리고 반사도 측정을 하였으며, 전기적 특성은 면저항을 측정함으로써 분석한다. 결함이 적고, 대면적에 걸쳐 한 층을 이루어야 하는 고품질 그래핀의 요구사항에 따라 라만 분광의 G, 2D, D 띠를 분석하였다. G와 2D 띠의 비율을 통해 그래핀의 층 수를, D 띠의 강도를 통해 결함의 유무를 판단하였다. 또한, 가시광 영역에서 90% 이상의 광 투과도를 보여야 하는 투명 소자의 요구사항 달성 정도를 UV-VIS를 이용하여 확인하였다. 마지막으로, 제작한 필름의 면저항 또한 4-프로브 멀티미터를 이용하여 측정하고, 일반적인 터치스크린의 면저항인 $500{\Omega}/sq$를 만족하는지 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.286.2-286.2
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• 2013

기존의 이온성 고분자-금속 복합체(IPMC)는 백금(Pt)전극을 이온성 전기활성 고분자(Ionic electroactive polymer)인 나피온에 무전해 도금으로 만들어졌다. 본 연구는 백금전극을 그래핀으로 대체하여 투명 이온성 고분자-그래핀 복합체(IPGC)를 제작하였다. 그래핀은 근적외선 화학기상증착법(NIR-CVD)으로 전이금속 (Cu, Ni) 위에 탄화수소 가스(CH4)를 이용하여 성장하였다. 전이 금속위에 성장된 그래핀을 나피온 양쪽면에 van der Waals 결합력을 이용하는 습식 전이공정으로 전극을 형성하였다. IPGC는 면 저항(4-point probe), 투과도(UV/Vis spectrometer) 및 라만 분광법(Micro Raman spectroscopy)의 측정으로 그래핀 전극의 특성평가를 하였고, 전계방사 주사전자현미경(Field Emisson Scanning Electron Microscope; FE-SEM)을 사용하여 IPGC의 구조적 특성을 확인하였다. 제작된 IPGC의 성능은 백금전극을 이용한 IPMC의 변위(displacement), 힘(force), 작동 주파수(Operating frequency) 분석을 통해 비교 평가하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2013.04a
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• pp.1-12
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• 2013

그래핀에 대한 이론 연구는 주로 계산이 용이한 코스그레인 (Coarse-grained) 모델을 이용한 분자동역학 시뮬레이션을 토대로 이루어져 왔다. 하지만 그래핀 고분자 복합체, 표면이 개질된 그래핀의 구조 등에 대한 원자 수준의 총체적인 정보는 거시적인 (Macroscopic) 코스그레인 모델을 바탕으로 한 분자동역학 시뮬레이션으로는 얻을 수 없다. 따라서 본 연구에서는 전자구조 계산 및 원자 수준 모델의 Born Oppenheimer Molecular Dynamics를 이용하여 작은 그래핀 분자의 구조 (Structure)와 형태동역학 (Conformational Dynamics)에 대한 정보를 얻고, 이를 바탕으로 한 코스그레인 모델을 구축하였다. 더 나아가 이 코스그레인 모델을 이용하여 전기전도성 네트워크와 고분자-그래핀 복합체의 구조 등에 대해 살펴보고자 한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.26 no.5
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• pp.521-525
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• 2015

Graphene-based electrode materials have been widely explored for supercapacitor applications due to their unique two-dimensional structure and properties. In particular, Three-dimensional (3D) graphene materials are of great importance for preparing electrode materials because they can provide large surface area, efficient and rapid electron and ion transfer, and mechanical stability. Recently, a number of 3D hybrid architecture of graphene/metal oxides have been developed to increase simultaneously energy and power densities of supercapacitors. This review presents the recent progress of 3D nanocomposites based on graphene and metal oxides. Preparation methods and structures of these 3D nanocomposites and their great potential in supercapacitor applications have been summarized.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.5
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• pp.483-489
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• 2016

Here, we examined the photo-degradation efficiency of $Cu_2Se$-graphene nanocomposites synthesized by a facile and fast microwave-assisted technique. The prepared composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, XPS and UV-Vis spectrophotometry. The photocatalytic performance was studied through the decomposition of Rhodamine (Rh B) as a standard dye under visible light radiation. A 95% of Rh B degradation after visible light irradiation for 180 min indicates that the $Cu_2Se$-graphene composite exhibited significant photodegradation efficiency. Therefore, it can be concluded that the synthesized $Cu_2Se$-graphene can be used as a suitable catalyst for decomposing dye pollutants.