• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.52-52
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• 2012

최근 선진국을 중심으로 제조기술의 산업혁명이라고 불릴 정도로 큰 파급효과가 기대되는 자기조립기반의 산업공정기술을 확보하기 위한 많은 노력과 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 자기조립(Self-Assembly) 현상은 자연에서 일어나는 자발적인 힘으로 원자 또는 분자 단위까지 구조물을 제어하고 bottom-up 방식(상향식: 원자/분자 스케일의 나노구조를 배열/조립하여 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식)으로 원하는 구조물을 설계/제작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기초적인 과학으로부터 출발한 자기조립기술은 최근 자기조립 응용개발에서 많은 성과를 이루어내면서 산업화 가능성을 크게 하고, 과학계와 산업계의 많은 관심을 불러일으키고 있다. 반도체 산업기술을 예측하는 ITRS 로드맵(2005년)에 의하면 directed self-assembly 방법이 새로운 미래 패터닝 기술로 개발되어 2016년경에 사용되고, 자기조립소재로 제작된 다양한 응용소자들은 새로운 미래소자로 개발될 것으로 예상하고 있다. 이에 맞추어 국내 기업들도 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 또한 IBM은 자기조립기술을 반도체공정에 실험적으로 적용하여 자기조립기술이 생산 공정에 부분적으로 적용될 가능성이 크다는 것을 보여주었다. 산업계와 함께 학계의 연구센터에서는 산업화를 위한 자기조립 집적화 공정(Integrated process) 개발을 이루기 위하여 체계적으로 연구를 실시하고 있다. 미국의 Northeastern 대학의 CHN(Center for high-rate Nanomanufacturing) 연구센터는 자기조립 집적화에 용이한 새로운 개념의 소자를 제안하고 이를 집적화하기 위한 다양한 공정을 개발하고 있으며, Wisconsin 대학의 NSEC(Nanosacle Science and Engineering Center) 연구센터는 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 개발에서 획기적인 결과를 도출하여 산업계에 적용될 가능성을 높이고 있다. 이와 같은 결과들로부터 앞으로의 자기조립기술에 대한 연구는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 집적화 공정에 집중될 것이고, 이를 위하여 새로운 개념의 단순한 구조의 응용소자개발도 함께 추진될 것으로 판단된다. 또한 실용 가능성이 큰 집적화 공정으로 개발하기 위하여 기존의 top-down 방식을 접목한 bottom-up 방식의 자기조립 집적화 공정이 개발될 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 자기조립공정은 반복되는 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 응용소자 [태양전지(solar cell), 연료전지(fuel cell), 유연성 있는 전자기기(flexible electronics), 화면표시 장치(display device)] 제작에 쉽게 이용되어 새로운 산업을 창출할 수 있는 가능성을 보이고 있다. 본 자기조립 연구 센터에서는 이와 같은 자기조립 특성을 제조공정에 적용하여 혁신적인 제조공정기술을 확보하고자 연구를 진행하고 있다. 그러므로 본 발표에서 이와 같은 연구 흐름과 함께 본 센터에서 진행하고 있는 자기조립 제조방법을 소개하고자 한다. 이와 함께 자기조립방법을 이용하여 제작된 다양한 응용소자 개발 결과를 발표하고, 이를 top-down 방식과 접목하여 집적화공정으로 개발하는 전략을 함께 소개하고자 한다.

• Clean Technology
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• v.12 no.2
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• pp.107-111
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• 2006

Two types of mesoporous carbons, CMK-3 and CMK-5, were prepared using mesoporous silica as a removable template, and their hydrogen storage capacities were evaluated. For the purpose of comparison, MWCNT (multi-walled carbon nanotubes) was selected and the adsorption of hydrogen was measured. The amount of hydrogen adsorbed on carbon materials was found to be closely related to the surface areas of carbon samples: The higher the surface area of the carbon material, the larger amount of hydrogen was adsorbed. The hydrogen storage capacity increased in the order of CMK-5 > CMK-3 > MWCNT. In addition, hydrogen storage capacity was greatly enhanced by the Pd-doping onto CMK-5. When the metallic Pd was doped on the carbon material, the adsorption amount of hydrogen via a hydrogen spill-over mechanism was crucial to the hydrogen storage capacity of Pd-doped CMK-5.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.89-89
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• 2017

가속기 기술을 이용한 재료에의 표면처리기술은 일정에너지를 가지는 이온이 재료표면에 충돌함으로서, 스퍼터링, 이온주입, 미세구조 변화 등의 현상을 이용하여 재료표면의 특성을 변화시켜 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성 등을 변화시키는 표면개질기술에 활용되어져 왔다. 이러한 이온빔 표면처리기술은 이온의 종류나 시편의 제한 없이 치밀한 원자혼합물을 형성하고, 계면형성이 없고, 또한 저온공정이 가능하므로, 정밀도가 요구되는 부품의 내마모성과 내부식성 등을 포함한 기본적인 표면특성 뿐만 아니라 전기전도도, 친소수특성, 내광성 등 표면에 관계된 특성을 개선시키는 역할을 하며, 이온빔 믹싱, 이온빔 스퍼터링, 이온빔 전처리 후 코팅 등의 복합공정을 통해 보다 개선된 표면특성을 가지는 박막제조공정에 적용될 수 있다. 본 발표에서는 지난 10년간 가속기기술을 응용한 이온빔 장치기술 개발현황을 발표하고, 이러한 장치를 활용하여 이온빔 표면처리기술 사례인 내광성/내스크래치성 향상 고분자, 정전기방지, 초친수 표면처리, 기체투과도제어, 자외선차단 필름, 고속에칭기술 등의 기술개발 현황을 발표하고자 한다. 한국원자력연구원 양성자가속기연구센터에서는 수백 keV급의 이온빔 표면처리 장치 이외에도 100MeV 선형 양성자가속기를 이용하여 2013년부터 다양한 분야의 양성자빔/이온빔 이용자들에게 이온빔 장치와 20MeV와 100MeV 이용시설에서 양성자빔/이온빔 서비스를 제공하고 있다. 2016년 기준 이용자수는 양성자가속기 392명, 이온빔장치 279명이며, 이용자 수행과제는 양성자가속기, 이온빔장치 각각 130여개 과제가 수행되었다. 이러한 이용자들의 빔이용연구를 통해 20여편의 논문투고, 10여편의 특허출원의 성과를 얻었으며, 나노분야, 생명공학분야 등의 다양한 분야에서의 빔이용기술을 통해 활발한 연구가 이루어질 것으로 예상된다.

• Composites Research
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• v.33 no.1
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• pp.19-24
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• 2020

In this paper, the microwave irradiation process was conducted during the Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) nano-composite film fabrication process to analyze how the β-crystalline is increased. TiO₂ was added as a nanoparticle reinforcement to further improve the β-crystalline conformation of the PVDF films by van der Waals force due to the difference of electronegativity between PVDF and the metal oxide nanoparticle. The crystalline conformation of the fabricated films was analyzed by X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. According to these analysis results, it was confirmed that the microwave irradiation process during the solvent evaporation process increases the crystallinity of the PVDF films, and more β-crystalline can be obtained after additional film stretching process. It was also found that the PVDF nano-composite films with the metal oxide have relatively higher β-crystalline conformation rather than the neat PVDF films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.259-259
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• 2012

Mo-Cu 합금은 열전도도, 전기전도도가 우수하고 합금조성에 따라 열팽창계수의 조절이 가능하여 반도체소재, 방열소재, 접점소재 등에 적용가능성이 높은 재료로 주목받고 있다. 또한 상태도 상에서 고용도가 전혀 없기 때문에 박막을 제작하였을 경우, 나노 복합체 형성이 용이하고 질소 분위기에서는 MoN-Cu로 상분리가 가능하여 하드상과 소프트상의 물성을 동시에 보유한 박막 제작이 가능하다. 또한 고온에서 산화반응에 의해 생기는 $MoO_3$, $CuO_3$와 같은 준안정상의 산화물들은 육방정계 구조(HCP)를 가지며 전단특성이 우수하여 자동차 저마찰 코팅재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 반면, Mo-Cu 는 상호간에 고상은 물론 액상에서도 고용도가 전혀 없기 때문에 일반적인 방법으로는 합금화 또는 복합화가 어렵다. 또한 Mo-Cu 박막을 제작할 경우 복수의 타겟을 이용해야 하기 때문에 성분조절과 구조적 제어가 불리하고 공정의 복잡화라는 단점을 가지고 있으며 추가적으로 다른 원소를 첨가하여 3원계, 4원계 이상의 박막을 형성하는 것에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상호간의 고용도가 없는 재료의 합금화가 용이한 기계적 합금화법(Mechanical Alloying)을 이용하여 Mo-Cu 합금분말을 제조하였고, 준안정상태의 구조의 유지가 가능한 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 합금타겟을 제작하였다. Mo-Cu 박막은 제작된 합금타겟을 사용하여 DC 스퍼터링 공정으로 제작하였다. Mo-Cu 박막의 공정조건으로는 타겟조성, 공정분위기, 가스 비율로 정하여 실험을 진행하였다. 제작된 박막은 자동차 코팅재료로써의 적용가능성을 보기 위해서 내열성, 내식성, 내마모성의 특성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.4
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• pp.302-307
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• 2007

In this paper, a flap valve micropump with an ionic polymer-metal composite (IPMC) actuator was designed, fabricated, and experimentally characterized. A multilayered IPMC based on Nafion/layered silicate and Nafion/silica nanocomposites was fabricated for the actuation section of the micropump. The IPMC diaphragm, a key element of the mircopump, was designed so that the IPMC actuator was supported by a flexible polydimethylsiloxane (PDMS) structure at its perimeter. This design feature enabled a significantly high displacement of the IPMC diaphragm. The overall size of the micropump is $20{\times}20{\times}5$ ${mm}^3$. Water flow rates of up to 760 ${\mu}l$/min and a maximum backpressure of 1.5 kPa were recorded. A significant advantage of the proposed micropump is its low driven voltage from only 1-3 V. In addition, a simple and effective design, and an ease of manufacturing are other advantages of the present micropump.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.48 no.7
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• pp.630-638
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• 2010

The present investigation has been performed on the mixing behavior and microstructural development during fabrication of Fe micro-nano powder feedstock for a micro-powder injection molding process. The mixing experiment using a screw type blender system was conducted to measure the variations of torque and temperature during mixing of Fe powder-binder feedstock with progressive powder loading for various nano-powder compositions up to 25%. It was found that the torque and the temperature required in the mixing of feedstock increased proportionally with increasing cumulative powder loading. Such an increment was larger in the feedstock containing higher content of nano-powder at the same powder loading condition. However, the maximum value was obtained at the nano-powder composition of not 25% but 10%. It was owing to the 'roller bearing effect' of agglomerate type nano-powder acting as lubricant during mixing, consequently leading to the rearrangement of micro-nano powder in the feedstock. It is concluded that the improvement of packing density by rearrangement of nano-powders into interstices of micro-powders is responsible for the maximum powder loading of about 71 vol.% in the nano-powder composition of 25%.

• Composites Research
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• v.35 no.1
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• pp.18-22
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• 2022

Dispersion is one of the most important factors in the manufacture of composite materials. In the manufacture of composite materials, solvents are used to better disperse the reinforcement, nano-filler in the matrix. Since dispersion is affected with solvents, it is necessary to study which solvent is adopted to get good dispersion. In this study, the dispersion behavior and solubility of graphene oxide(GO) were examined under various solvents (DMF, NMP, ethylene glycol, Acetone, DI water) to identify dispersion. As a result of UV-Vis spectroscopy absorbance measurement, it was found that DMF and ethylene glycol had the best dispersibility, whereas DI water showed the lowest dispersibility. In addition, as a result of visually observing the dispersion according to the surface tension and time, it was found that the dispersibility was excellent in the order of DI water, ethylene glycol, NMP, DMF, and acetone, which was consistent with the Hansen solubility parameter value.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.31 no.5
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• pp.307-311
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• 2022

With the development of Internet of Things (IoT) technologies, numerous people worldwide connect with various electronic devices via Human-Machine Interfaces (HMIs). Considering that HMIs are a new concept of dynamic interactions, wearable electronics have been highlighted owing to their lightweight, flexibility, stretchability, and attachability. In particular, wearable strain sensors have been applied to a multitude of practical applications (e.g., fitness and healthcare) by conformally attaching such devices to the human skin. However, the stretchable elastomer in a wearable sensor has an intrinsic stretching limitation; therefore, structural advances of wearable sensors are required to develop practical applications of wearable sensors. In this study, we demonstrated a 3-dimensional (3D), porous, and piezoelectric strain sensor for sensing body movements. More specifically, the device was fabricated by mixing polydimethylsiloxane (PDMS) and polyvinylidene fluoride nanoparticles (PVDF NPs) as the matrix and piezoelectric materials of the strain sensor. The porous structure of the strain sensor was formed by a sugar cube-based 3D template. Additionally, mixing methods of PVDF piezoelectric NPs were optimized to enhance the device sensitivity. Finally, it is verified that the developed strain sensor could be directly attached onto the finger joint to sense its movements.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.40 no.4
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• pp.403-408
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• 2012

Gelatin/Ag nanoparticle (AgNP) biocomposite was synthesized using the solution plasma process (SPP) that has been recently introduced as an effective method for synthesis of nanoparticles. In this study, gelatin/AgNP biocomposite was synthesized using various concentrations of Ag precursor ($AgNO_3$) and gelatin in the range of 1-5 mM and 1-3% (w/w), respectively, without using any chemical reducing agent. Physical properties of the gelatin/AgNP biocomposites were analyzed using EDS, FE-SEM, and TEM. The results indicated that spherical AgNPs with approximately 12~20 nm in diameter were synthesized successfully in the gelatin matrix by SPP. As the concentration of gelatin was increased (3%, w/w), disperse stability of AgNP was improved and micro-pores of gelatin became smaller and denser in the 3D scaffold. Bactericidal activity of the AgNPs was examined against Staphylococcus aureus and Escherichia coli by measuring zone of growth inhibition and decrease in colony forming unit (CFU). CFUs of S. aureus and E. coli were decreased approximately to 56% and 0%, respectively, by the gelatin/AgNP biocomposite, Ag5G3.