• Composites Research
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• 제28권5호
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• pp.265-269
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• 2015

최근에 각광을 받고 있는 섬유강화 복합재료, 웨어러블 전자소자, 그리고 전자파 차폐재료 같은 다양한 응용분야에 적용하기 위해서, 높은 기계적 전기적 특성을 갖는 그래핀 섬유를 대량으로 생산하는 일은 산업적으로 매우 의미가 있다. 본 연구에서는 다이-아민 그룹으로 화학적 치환 된 산화 그래핀을 습식 방사 공정을 통하여 섬유로 제조하는 효율적인 공정을 개발하였다. 다이-아민 그룹으로 치환된 산화 그래핀은 합성이 용이하고 수용액에서 분산성이 매우 좋으며, 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능한 장점을 가지고 있다. 이렇게 제조된 아민-치환 그래핀 섬유는 산화 그래핀 섬유와 비교해서 높은 기계적, 전기적 특성을 보이기 때문에 웨어러블 전자 소자에 응용이 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.422.1-422.1
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• 2014

E-textile과 같은 웨어러블 전자소자는 휴대용 전자소자, 의료센서 및 디스플레이 등을 포함하는 다기능 직물등의 적용가능 응용분야에서의 잠재력으로 인하여 많은 관심을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 이같은 응용분야에 적용하기 위하여 전기방사를 이용한 나노크기의 나일론 섬유를 제작하고 reduced graphene oxide를 섬유에 코팅하여 전도성을 가지는 나노섬유를 제작하였다. 나일론 알갱이를 포름산에 녹인 용액을 이용하여 전기방사를 통해 약 100 nm 두께를 가지는 나노섬유를 제작하였다. 제작된 나일론 섬유와 그래핀 옥사이드 사이의 결합력을 향상시키기 위하여 BSA(bovine serum albumin)으로 표면 처리를 하였다. 마지막으로 나일론 섬유에 코팅된 그래핀 옥사이드를 hydrazine을 이용하여 환원하여 전도성을 가지는 섬유를 제작하였다. 제작된 전도성을 가지는 섬유는 약 10 kohm 정도의 저항을 가지는 것을 확인하였으며, 물리적인 외부 변형에서도 안정적으로 전도성을 가지는 것을 확인하였다. 이러한 전도성을 가지는 나노섬유는 웨어러블 전자소자를 제작하는데 응용 가능할 뿐만 아니라, 전기방사를 통한 나노구조물 제작 기술을 가스센서, 바이오센서, 태양전지, 나노소자등 다양한 분야에 적용 가능한 우수한 기술이라고 생각한다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.316-322
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• 2017

탄소섬유는 매우 우수한 기계적, 전기적, 열적 특성을 가진 소재로써, 고분자를 매트릭스로 하는 복합재료로써 산업적으로 널리 쓰이고 있다. 하지만 이 복합재료는 높은 강도 및 탄성을 가진 탄소섬유에 비해, 약한 고분자 매트릭스로 인한 분리 형상이 약점으로 지적되고 있다. 이를 해결하기 위해 강화재의 첨가가 필수적이다. 그래핀은 매우 우수한 기계적 물성을 지닌 강화재로써, 첨가 시에 높은 물성 향상을 기대할 수 있다. 하지만 그래핀 자체의 응집현상과 고분자 기지와의 약한 결합이 강화효과를 제대로 구현해내지 못하는 결과를 초래하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 핵심 기술로 제시된 것이 기능기화 방법이며, 이를 통해 분산성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 멜라민을 이용하여 그래핀 나노플레이틀릿의 기능기화를 진행하고, 이를 에폭시 고분자 기지와 혼합하였다. 제조된 그래핀 나노플레이틀릿/에폭시을 이용하여 탄소섬유 강화 고분자 복합재료를 제조하고 굽힘 특성과 층간전단강도를 측정하였다. 그 결과 복합재료의 기계적 물성이 증가되었으며, 그래핀 나노플레이틀릿의 분산성이 향상됨을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제23권10호
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• pp.1209-1215
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• 2013

그래핀(graphene)은 원자 하나의 두께를 가지는 흑연(graphite)의 단층으로서 탄소구조체들 중 하나이다. 그래핀은 최근 의학분야에서 광열요법을 이용한 암 발생의 예방효과와 DNA의 산화에 대한 보효효과를 가진다고 밝혀진 바 있다. 본 연구에서는 사람 섬유아육종세포(HT1080)에서 산화 스트레스와 MMPs에 대한 그래핀의 효과가 조사되었다. 항산화 효과에 대한 연구에서 그래핀은 DNA 산화에 대한 억제효과를 특이하게 나타내었으나 다른 산화 스트레스는 억제하지 않았다. 뿐만 아니라 그래핀은 세포 내 과산화수소를 생성시키는 phenazinemethosulfate(PMS)에 의하여 자극된 MMP-2 및 MMP-9의 발현과 활성을 감소시켰다. 특히 superoxide dismutase(SOD-2)와 같은 항산화 효소의 발현이 HT1080세포에서 감소하였는데, 이것이 시사하는 바는 SOD 발현수준의 감소가 그래핀의 항산화 효과로부터 기인 되었다는 것을 나타낸다. 이상의 결과로 그래핀의 존재에서 산화스트레스의 억제효과가 HT1080 세포에서 MMP-9의 활성과 발현을 감소시킬 수 있다는 것을 암시하고 있다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 그래핀은 암 전이와 관련 있는 MMP-2 및 MMP-9의 활성과 발현의 억제를 통하여 암 억제에 도움을 줄 수 있어, 산업화를 위한 하나의 우수한 생의학 응용소재로 이용될 수 있으리라 기대된다.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.23-28
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• 2019

탄소 실의 표면에 코팅 된 3차원 다공성 그래핀으로 구성된 슈퍼커패시터 케이블 소자를 보고하고자 한다. 그래핀의 3D 다공성 구조는 그래핀옥사이드로 코팅된 탄소 실을 사용하여 마이크로웨이브 활성화 방법에 의해 제작하였다. 마이크로파 조사의 사용은 환원제 없이 그래핀옥사이드를 환원된 그래핀옥사이드로 전환시키고 그래핀 시트를 박리 및 다공성 그래핀 시트로 활성화시켰다. 두 개의 와이어 전극을 고분자 겔 전해질과 결합하여 성공적으로 케이블 구조 형태의 슈퍼커패시터 소자를 제작하였다. 슈퍼커패시터 케이블은 매우 유연하기 때문에 다양한 형태의 장치로 변형될 수 있고 섬유 품목으로 통합될 수 있다. 주사 속도 10 mV/s에서 38.1 mF/cm의 높은 정전용량이 얻어졌다. 이용량은 500 mV/s에서 원래 값의 88%를 유지하였다. 장수명특성은 구부러진 형태에서도 10,000회 동안 충전/방전 과정을 반복함으로써 96.5%의 높은 정전용량 유지율을 증명하였다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.283-287
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• 2022

신축성 스트레인 센서는 웨어러블 기기나 건강 모니터링과 같은 미래 응용 분야에 적용하기 위하여 개발되고 있는데, 센서의 신뢰성을 높이기 위해 안정성과 반복성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3D 프린팅을 통해 키리가미 패턴이 있는 고분자 구조를 제작하여 센서의 신축성과 히스테리시스를 개선하였다. 견고한 전도성 네트워크를 구현하기 위하여 그래핀과 탄소나노섬유를 혼합한 하이브리드 소재를 고분자 구조에 코팅하였다. 제작한 신축성 스트레인 센서는 32%의 스트레인에 대해 게이지팩터가 36을 보였으며, 1%부터 30%까지의 다양한 스트레인에 대해서 안정적인 저항 변화 응답을 나타냈다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.177-184
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• 2020

난연 의류는 화염 및 고온 환경 속에서 착용자의 원활한 임무 수행을 돕고 추가적인 피해 확산을 방지한다. 그러나 기존 난연 의류의 높은 중량과 열 피로도는 개선이 필요하며, 친환경적인 방법으로 제작된 가볍고 편리한 난연 의류 개발이 요구되고 있다. 최근 인을 함유한 난연 물질 코팅으로 섬유에 난연성을 부여한 사례가 보고되고 있으나 이들은 국내외 방화복 및 난연 전투복 기준에 적합한 수준으로 발전될 필요성이 있다. 본 연구에서는 깊은 용융 용매로 기능성화된 산화 그래핀과 폴리인산암모늄을 동시에 섬유에 코팅하는 친환경적인 대량생산 공정을 제시한다. 코팅된 섬유는 열무게 분석(Thermogravimetric analysis), 수직불꽃저항성 시험(ASTM D6413), 콘칼로리미터법(ISO 5660-1), 한계 불꽃 확신 속도 시험(ISO 15025)으로 열 안정성 및 난연성이 시험되었다. 기능성화 산화그래핀과 폴리인산암모늄이 동시에 코팅된 직물은 단일 물질 코팅 직물보다 우수한 난연성을 보였고, 연소 이후에도 탄화된 부분의 팽창 효과로 섬유의 형상을 유지하는 것이 관찰되었다. 난연 직물의 세탁 안정성을 위해 추가적인 발수 처리 또한 시도되었다.

• Composites Research
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• 제33권3호
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• pp.91-100
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• 2020

폴리페닐렌설파이드(PPS)는 반결정성 엔지니어링 열가소성 수지로 뛰어난 열안정성, 우수한 기계적 강도, 고유의 난연성 및 내화학성, 전기적 특성을 갖고 있다. 이러한 우수한 특성으로 인해 PPS는 복합체의 매트릭스로 선호되고 있다. PPS의 기계적 물성을 향상시키며 기능성 부여를 위해 탄소섬유나 유리섬유와 같은 필러를 이용한 복합화 연구가 진행되어 오고 있다. 본 총설 논문에서는 PPS와 탄소나노튜브, 그래핀, 탄소섬유, 유리섬유 등과의 복합체 제조 및 응용에 대한 연구를 소개하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.574-581
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• 2022

리튬-황 전지의 기능성 중간층으로 그래핀과 Mo₂C/Mo₂N 나노입자로 구성된 나노섬유(Mo₂C/Mo₂N rGO NFs)를 사용하였다. Mo₂C/Mo₂N 나노입자는 섬유 구조 내 고르게 분산되어 리튬 폴리설파이드의 화학적 흡착을 위한 활성 사이트 역할을 함으로써 전해질로의 용출을 효과적으로 억제하였다. 또한 구조 내 매트릭스로 구성된 그래핀 나노시트는 충방전이 진행되는 동안 이온 및 전자의 빠른 이동을 보장할 뿐만 아니라 반응 시 산화/환원 반응을 원활하게 하여 높은 리튬 폴리설파이드의 재사용을 보장하였다. 그 결과 Mo₂C/Mo₂N rGO NFs로 코팅된 분리막을 기능성 중간층으로 사용, 순수 황 전극(황 함량 70 wt%, 황 로딩 2.1 mg cm^-2)으로 제작된 리튬-황 전지는 0.1 C에서 400회 충방전 후 476 mA h g^-1의 안정적인 방전 용량을 나타냈으며, 1.0 C의 높은 전류밀도에서도 574 mA h g^-1의 방전용량을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 나노구조체 합성 전략은 고성능 리튬-황 전지 용 기능성 중간층 및 다양한 에너지 저장 소재분야로의 확장이 가능하다.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권5호
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• pp.383-388
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• 2019

To improve the mechanical properties of aluminum, graphene has been used as a reinforcing material, yielding graphene-reinforced aluminum matrix composites (GRAMCs). Dispersion of graphene materials is an important factor that affects the properties of GRAMCs, which are mainly manufactured by mechanical mixing methods such as ball milling. However, the use of only mechanical mixing process is limited to achieve homogeneous dispersion of graphene. To overcome this problem, in this study, we have prepared composite materials by coating aluminum particles with graphene by a self-assembly reaction using poly vinylalcohol and ethylene diamine as coupling agents. The scanning electron microscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy results confirm the coating of graphene on the Al surface. Bulk density of the sintered composites by spark plasma sintering achieved a relative density of over 99% up to 0.5 wt.% graphene oxide content.