• Composites Research
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• v.27 no.6
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• pp.219-224
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• 2014

Nancomposites manufacture has been developed rapidly, because of reinforcing effects of CNT in terms of mechanical, electrical and thermal properties. In this study, 10 wt% CNT paste was fabricated with good dispersion state and easy processability. Damage sensing and reinforcing effect of CNT paste were investigated in nanocomposites. 10 wt% CNT paste exhibited better tensile and flexural properties than those of general 1 wt% CNT nanocomposites. To observe the healing effect of CNT paste, a crack was made artificially with 30wt% CF30wt%/PP composites, and the CNT paste was filled inside the crack. The damage sensing of CNT paste in CF30wt%/PP composites was investigated by electrical resistance measurement and mechanical tests. CNT paste exhibited good reinforcing effect in mechanical properties of CF30wt%/PP composites, and this reinforcing effect was getting better with larger cracks. The reason was because CNT paste had good interfacial adhesion with CF30wt%/PP composites to resist crack propagation. In electrical resistance measurement, there was a jump in electrical resistance signal at the adhesion interface. The jumping signal could be used to predict fracture of CF/PP composites. CNT nanocomposites for damage sensing had crack reducing effect and damage detection using electrical resistance method.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.96-96
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• 2016

나노섬유(nanofiber), 나노선(nanowire), 그리고 나노튜브(nanotube)와 같은 1차원 구조의(one-dimensional structure) 나노재료는 벌크(bulk) 및 박막(film) 재료와는 다르게 물리적, 화학적으로 특이한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 나노재료의 구조, 형상, 크기 등에 큰 영향을 받는다. 첫 째, 전기방사(electrospinning) 공정을 이용한 나노섬유의 합성; 용액의 특성, 전기장 세기, 방사시간 등의 변수를 조절하게 되면 방출되는 재료의 형상을 입자 혹은 섬유상의 형태로 얻을 수 있으며, 전기방사를 통해 합성된 나노재료의 소결 온도 및 시간을 달리함으로써 나노입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한, 템플레이트 합성법(template synthesis) 및 이중노즐(coaxial nozzle)을 이용해 속이 빈 형태인 중공(hollow) 구조의 나노섬유를 얻을 수 있으며, 전기방사에 사용되는 전구물질에 원하는 금속 및 산화물을 첨가함으로써 복합체(composite) 나노섬유를 얻을 수 있다. 둘 째, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 공정을 이용한 나노선의 성장; 온도, 압력, 전구물질의 양, 그리고 시간 등의 변수를 조절하게 되면 원하는 직경 및 길이를 갖는 나노선을 성장시킬 수 있다. 그리고 ALD(Atomic Layer Deposition)를 이용해 나노선에 추가적인 층을 형성함으로써 코어-셀 구조를 형성할 수 있으며, 감마선, UV와 같은 공정을 이용해 귀금속 촉매를 나노선에 기능화 시킬 수도 있다. 코어-셀 구조를 갖는 나노선/나노섬유는 코어 혹은 셀 층의 전자나 홀의 이동을 유발하여 전자공핍층(electron depletion layer) 또는 정공축적층(hole accumulation layer)을 확대 및 축소시켜 센서의 초기저항을 증가시키거나 감소시키는 역할로써 이용되고 있으며, 특히, 셀 층의 두께가 셀 층 재료의 Debye length와 유사한 크기를 갖게 되면, 셀 층은 완전공핍층(fully depleted layer)을 형성해 최대의 감도를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 다양한 제조 공정을 통해 제작될 수 있는 1차원 나노-구조물을 가스센서에 적용하는 사례들을 소개하고, 이러한 가스센서의 감응성능을 향상시키기 위한 방법의 한 가지로 원자층증착법으로 나노선/나노섬유의 표면에 셀층을 형성하여 감응성 향상 메커니즘 및 관련 주요 변수들을 조사하고자 한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.36 no.2
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• pp.131-136
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• 2023

Nanocomposites have been considered innovative composite materials that have multi-functionality and high performance. Because the incorporation of nanoscale fillers may significantly improve the electrical, mechanical, and thermal properties of composites, numerous extensive studies on the characterization of nanocomposites with nanoscale fillers have been performed. In particular, the development of nanocomposites using carbon-based nanoscale fillers (e.g., carbon nanotubes, carbon black, graphene nanoplates) have attracted much interest in the composite field. This paper provides a review of recent advances in the electrical/mechanical characteristics of nanocomposites, which are essential for their practical applications. Furthermore, this paper revisits the recent research on multi-scale modeling, which is a promising approach for predicting the characteristics of nanocomposites. The current challenges and future development potentials for multi-scale modeling are also discussed.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.18 no.5
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• pp.327-336
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• 2009

최근 인류의 삶의 질 향상에 따라 건강하고, 쾌적하고, 편안한 삶을 살기 위한 많은 노력이 진행되고 있다. 센서는 이러한 삶의 질 향상을 위해서 필수불가결한 요소 중 하나이며, 고성능의 지능화된 센서가 요구되고 있어, 앞으로 이에 대한 수요는 더욱 증대될 것으로 생각된다. 최근의 센서 연구 개발 방향은 센서에 기능을 부여하는 기능성 재료가 중요한 요소로 더욱 부각되고 있으며, 특히, 다양한 성분과 형태로 존재하는 나노 기능 재료는 기존의 벌크 재료와는 차별화된 독특한 물리, 화학, 기계, 광학적 특성을 갖고 있어 더욱 주목받고 있다. 최근 기존의 나노 입자 연구에서 더욱 발전하여 서로 적용하기 위한 나노선이나 CNT를 포함한 나노튜브, 나노 복합재료 등의 연구가 매우 활발하다. 본 논문에서는 이러한 나노 재료를 이용한 가스 센서, 수질 센서, 바이오 센서, 광 센서 그리고 물리 센서 등 최신 나노 센서 연구개발 동향을 살펴보았으며, 미래 센서기술 발전방향 중 하나로서 나노 재료에 의한 센서의 고기능화 및 극소형화가 매우 중요한 부분으로 활용될 것으로 예측되었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.554-557
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• 2010

본 논문에서는 동일한 체적분율 가지는 탄소나노튜브 나노복합재의 기계적 특성을 규명하였다. 동일한 chirality를 가지는 서로 다른 크기의 탄소나노튜브를 이용하여 탄소나노튜브의 크기가 복합재의 물성에 미치는 영향을 규명하였다. 복합재료의 분자동역학의 결과 탄소나노튜브의 길이방향의 물성은 크게 증가하나, 전단특성의 물성 강화효과를 나타나지 않았다. 이는 통해 탄소나노튜브와 기지재료 사이의 상호작용력이 복합재료의 전단력을 전달하고, 변형을 유지할 만큼 강하지 않다는 것을 확인하였다. 이와 같은 분자동역학 결과를 바탕으로 멀티스케일 모델을 개발하여 복합재료에서 나타나는 현상을 묘사하였다. 제안된 멀티스케일 모델을 이용하여 다양한 조건의 복합재료에 대한 특성 예측이 가능하다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.8 no.2
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• pp.367-371
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• 2007

Nanocomposites prepared by PP(Polypropylene) based compatibilizers modified with GMA(Glycidyl methacrylate) and HEMA(Hydroxyethyl methacrylate) were used to investigate the clay dispersion and mechanical properties of them. XRD patterns showed the improvement of dispersion through clay intercalation according to the compatibilizers and comonomer. GMA modified polypropylene gave the best mechanical properties of the nanocomposite with respect to the balance of Flexural modulus (FM) and Notched izod impact strength(IS). Compatibilizers with comonoer commonly have higher grafting yield and lower melt flow rate than those of comonomer free. And they enhanced the clay dispersion and mechanical properties of nanocomposites. Optimum ratio of monomer to comonomer for nanocomposites having better mechanical properties is about 1 to 1 ratio.

• Polymer(Korea)
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• v.28 no.4
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• pp.285-290
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• 2004

Nondestructive damage sensitivity of carbon nanotube(CNT) and nanofiber (CNF)/epoxy composites with their adding contents was investigated using electro-micromechanical technique. Carbon black (CB) was used only for the comparison with CNT and CNF. The fracture of carbon fiber was detected by acoustic emission (AE), which was correlated to the change in electrical resistance, ΔR under double-matrix composites (DMC) test. Stress sensing on carbon nanocomposites was performed by electro-pullout test under uniform cyclic loading. At the same volume fraction, the damage sensitivity for fiber fracture, matrix deformation and stress sensing were highest for CNT/epoxy composite, whereas for CB/epoxy composite they were the lowest among three carbon nanomaterials (CNMs). Damage sensitivity was correlated with morphological observation of carbon nanocomposites. Homogeneous dispersion among CNMs could be keying parameters for better damage monitoring. In this study, damage sensing of carbon nanocomposites could be evaluated well nondestructively by the electrical resistance measurement with AE.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.28.1-28.1
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• 2010

다양한 반도체 재료 중 ZnO는 3.2 eV의 넓은 밴드 갭을 통한 고효율의 단파장 전기광학 소자 응용 개발에 대한 연구가 진행중에 있으며, 60 meV의 넓은 엑시톤 결합 에너지로 인해 높은 기계적, 열적 안정성을 가진다. 또한 높은 투과성과 굴절율(n=2)을 가지며 이방성 성장을 통한 텍스처 코팅이 가능함으로 PV(photovoltaics)용 유전체 ARC(anti-reflection coating) 재료로 유망하다. 텍스처된 표면은 빛을 차단시키며, 광대역에서 반사를 억제 시킨다. 또한 나노 구조를 통한 나노 다공성 표면은 광대역에서 빛을 모으는 장점이 있으며 태양전지 효율을 극대화 시킬 수 있다. 본 연구에서는 저온 공정이 가능한 hydrothermal 방법으로 다양한 ZnO 나노 구조를 합성하였다. 사용된 합성 재료로 사용되는 zinc nitrate($Zn(NO_3)_2.6H_2O$), hexamethyltetramine(HMT, $C_6H_{12}N_4$)의 농도 및 합성 온도 변화를 통해 다양한 나노구조(나노선, 나노막대, 나노시트 등)의 형태 및 크기를 제어하였다. 이러한 구조적인 변화를 토대로 텍스처된 다공성 나노구조를 형성시키고, 그 형상과 크기 차이에 따른 AR 특성을 평가하였다. ZnO 나노 구조의 결정학적 특성은 XRD(x-ray diffractometer)를 이용하여 분석하였으며, SEM(scanning electron microscope)을 통해 나노 구조의 모양과 크기를 관찰하였다. 또한 UV-Vis spectrophotometer를 통해 나노 구조의 흡수도와 반사도를 측정하였다.

• The Science & Technology
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• v.32 no.6 s.361
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• pp.22-23
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• 1999

21세기 첨단기술로 다기능성 금속과 세라믹 나노입자 재료기술이 부상하고 있다. 한양대 금속재료공학과 이재성교수는 활발한 국제적 협력을 바탕으로 나누구조재료에 관한 연구를 계속하고 있다. 현재 국제 나노구조재료학회 국제상임위원으로 한국을 대표하고 있는 이교수는 '나노입자분말 합성기술 및 치밀화 기술개발과 다기능성 나노벌크재료기술을 핵심기술로 발전시켜 나갈 계획"이라고 강조했다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2010

산화물 반도체 나노선 가스센서는 기존의 벌크 및 박막재료에 비해 체적-표면적비가 매우 커서 극미량의 화학물질에 대한 감응특성이 유리하여 많은 각광을 받고 있다. 현재, 다양한 물질들의 나노선 합성 및 센서 소자 구현에 대한 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 나노선 센서의 실용화를 위해 특정 물질에 대한 선택성과 감응특성의 증진이 여전히 요구되고 있으며, 이에 대한 여러 방향에서의 연구가 진행되고 있다. 특히, 촉매특성이 뛰어난 귀금속 나노입자를 나노선 표면에 부착시킨, 기능화된 나노선 센서소자에 관련된 연구가 활발하다. 본 연구에서는 기상법을 이용하여 합성한 산화물 나노선에 감마선을 조사하여 Au, Pt 및 Pd 금속나노입자를 형성시켰다. 이와 같이 금속나노입자가 고착된 산화물 나노선의 미세구조와 가스 감응특성을 조사하였으며, 기능화된 금속 나노입자가 가스 감응에 미치는 영향과 가스 감응 메커니즘을 제시하고자 한다.