본 연구에서는 습식초지법을 이용하여 탄소나노튜브 버키페이퍼를 제조하고 고강도, 고강성 그리고 유연성을 증대시키기 위하여 폴리우레탄(PU)의 점도를 조절하여 코팅제조한 후 기계적 특성에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. Raman, TGA, PL, SEM, TEM 그리고 Tensile test을 이용하여 SWNTs, SWNTs-buckypaper(SWNTs-BP), 그리고 SWNTs-BP/PU 나노복합필름에 대한 구조 및 물성을 평가하였으며 복합필름단면은 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM)을 사용하여 관찰한 후 물성증대원인을 해석하였다. 특히, 5 wt%의 PU 용액으로 코팅할 때 튜브간의 계면 접착력 증가로 최종 물성향상에 기여하였다. 최종적으로 이러한 구조적인 특성을 이용할 경우 초경량, 고강도 나노복합소재를 제조하는데 기여할 것으로 기대된다.
고분자-점토 나노복합체는 소량의 점토를 사용하여 큰 기계적 물성향상을 나타내 많은 관심을 끌고 있는 분야이다. 층상 구조를 갖고 있는 점토를 고분자 matrix에 분산하는 과정으로 요약할 수 있는 고분자-점토 나노복합체 제조는 친수성 점토 표면을 조절하는 기술, 점토의 물리적 성질을 이용하는 무기재료에 관한 지식, 고분자 합성, 고분자 유변학, 고분자 용액 거동, 기계적 물성이 복합적으로 작용하는 계이다. 이러한 복잡성을 설명하기 위해, 이 총설에서 점토 종류와 그 특성을 설명하였다. 또한 점토 특성과 고분자-점토 나노복합체 제조 방법의 연관성에 대해 설명하고, 제조된 복합체의 구조 분석과 방법에 대해 설명하였다. 그리고 복합체의 특징적인 물성을 분류한 후 그 물성과 복합체의 구조를 연관하여 살펴보았다. 마지막으로 최근의 연구 경향과 향후 연구 경향을 제시하였다.
Micromechanical 시험법과 표면 젖음성 측정을 이용하여 플라즈마 처리된 생분해성 poly(p-dioxanone) (PPDO) 섬유강화 poly(L-lactide) (PLLA) 복합재료의 계면물성과 미세파괴 분해메카니즘을 연구하였다. PPDO 섬유강화 PLLA 복합재료는 장기간의 사용기간 동안 우수한 기계적 물성을 제공할 수 있다. PPDO 섬유와 PLLA 기지재료의 분해정도는 열분석과 광학적인 관찰을 통해서 확인하였다. PPDO 섬유와 PLLA 기지재료 사이의 계면전단강도와 접착일은 플라즈마 처리 시간이 60초 일때 가장 컸으며, 접착일과 polar 표면자유에너지는 계면전단강도와 비례하였다. 초기상태의 PPDO 섬유는 연성파단 형상이 나타났으나, 분해시간이 진행됨에 따라 분자량 감소로 인해 점차적으로 취성 파단 형상으로 변하였다. 계면물성과 미세파괴 분해메카니즘은 분해가 진행됨에 따라 변하기 때문에 섬유강화 생분해성 복합재료의 성능을 조절하는데 중요한 요인들이다.
실리카 중공 미세구를 이용하여 방출 조절형 입제 농약을 제조합에 있어 실리카 중공 미세구 제조시 핵 제거 방법으로 열분해법을 사용하면 benfuracarb를 실리카 중공 미세구 중량의 2.67배까지 함침이 가능하였다. 이렇게 제조된 방출 조절형 입제 농약을 수중 방출 실험한 결과, 점결제로 ESO를 사용하였을 때 일정한 benfuracarb 방출 속도를 유지하여 10일부터 용액 중의 benfuracarb의 농도를 1.65 ppm 정도를 30일까지 유지되었다.
태양전지 제작에서 도핑 공정은 실리콘 웨이퍼에 불순물 원자를 주입시켜 p-n 접합을 형성시키는 과정이다. 도핑 공정은 주로 3족 혹은 5족 원소를 사용한다. 기존의 도핑 공정 장치는 소성로 및 레이저 장비를 사용하여 생산단가가 높고, 웨이퍼의 전면 도핑이 힘들다는 단점이 있다. 하지만 플라즈마 제트를 사용한 도핑장치는 저가의 장비를 개발할 수 있고, 전면 도핑이 쉽다는 장점을 가진다. 또한 도핑 농도 및 깊이 조절, 높은 농도의 도핑이 가능하다는 기존 장비의 장점을 유지한다. 플라즈마 제트를 솔라셀 웨이퍼 위에 도포된 dopant material layer에 조사하면 주로 플라즈마와 dopant간의 열적인 반응에 의하여 doping이 된다. 도핑을 위한 플라즈마 제트는 전류량의 조절 및 조사하는 양에 따라서 도핑 온도를 쉽게 조절 가능하다. 본 연구에서는 챔버 내 Ar 가스를 채운 후 플라즈마를 생성시켜 방전 특성을 조사한다. 챔버 내 가스의 압력, 전극과의 거리, 전극의 형태 등 장치의 조건을 변화시켜 특성을 확인하고, 안정적인 플라즈마의 물성을 유지하기 위한 조건을 찾는다. 또한 일반 대기압에서 가스 유량변화, 전극과의 거리, 전극의 형태 등 조건에 따른 방전 특성 및 플라즈마 방출 특성을 조사한다.
열화학 기상 증착법은 반도체 산업에서 대면적으로 소자를 양산할 수 있는 방법 중의 하나로서, 그래핀, 이황화 몰리브덴과 같은 이차원 물질의 합성법으로 널리 이용되고 있다. 이런 이차원 물질은 층수에 따라 그 물성이 변화하므로, 층수 조절이 가능한 합성법의 필요성이 대두되고 있다. 열화학 기상 증착법으로 이차원 물질을 합성할 경우, 주요 변수로 성장 온도와 촉매 금속이 있으며 이를 적절히 조절함으로서 합성되는 그래핀의 결정성과 층수의 조절이 가능하다[1-3]. 또한, 이차원 반도체 물질로 전계효과 트랜지스터를 제작하는 경우, 얇은 두께로 인하여 표면의 환경에 민감하게 되므로 게이트 절연체가 중요한 문제로 대두되고 있으며, 이런 현상을 해결하고자 질화붕소(BN)과 같은 이차원 절연물질에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 이차원 절연체인 질화붕소의 표면 위에 그래핀을 합성하고자 하였다. 반데발스 성장법(van der Waals epitaxy growth method)으로 1. "BN/ SiO2" 2. "BN/ Ni" 3. "BN/ Cu"의 세 가지 기판을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀의 결정성 및 층수를 확인하기 위해 라만 스펙트럼과 투과전사 현미경을 통하여 분석하였다. 또한, 이 방법으로 "그래핀/ 질화붕소/ 그래핀"과 같은 구조의 소자를 제작하여 전계효과 트랜지스터 특성을 살펴보았다.
불소의 함량이 $62\%$인 불소화된 폴리올($Fluorolink^{(R)}$:평균분자량 1000)을 이용하여 환경친화적인 불소함유 수분산 폴리우레탄을 합성하였다. 사용된 diisocyanate는 isophorone diisocyanate(IPDI)였으며, 폴리우레탄 내 불소의 함량 조절을 위해 폴리올은 poly(tetramethylene glycol)(PTMGG2000)과 $Fluorolink^{(R)}$을 정해진 비율로 조절하였고 친수성 음이온기의 도입을 위해 dimethanol propionic acid(DMPA)를 사용하였다. 이온성 작용기는 수분산 전에 triethyl mine(TEA)으로 중화하여 생성하였으며, 최종적으로 ethylene diamine(EDA)을 이용하여 사슬연장하였다. 기계적 물성을 측정한 결과 불소의 함량이 증가함에 따라 탄성률은 증가하였으나, 파괴 변형률은 감소하는 것을 알 수 있었다. 접촉각으로부터 얻은 표면에너지 값은 불소함량에 따라 감소하였으나 $Fluorolink^{(R)}$가 $20\%$ 이상에서는 큰 변화가 없어 소량의 $Fluorolink^{(R)}$ 만으로도 불소함유의 충분한 효과를 얻을 것으로 예상된다. 또한 열적 성질을 알아본 결과, $Fluorolink^{(R)}$의 함량이 증가할수록 $T_g$와 열분해온도가 낮아졌는데 이것은 soft segment를 구성하는 $Fluorolink^{(R)}$의 $T_g$와 분해온도가 PTMG 2000보다 낮기 때문에 나타나는 현상으로 여겨진다.
폴리아닐린은 ammonium persulfate를 산화제로 하여 IM염산 수용액중에서 산화중합법으로 제조하였다. 탈수소 과정 후, 저분자량의 강산도판트, 및 분자량이 큰 도판트를 사용하여 도핑을 수행하였다. 폴리아닐린의 d-spacing을 $3.72{\AA}$에서 $4.844{\AA}$ 까지 조절할 수 있었는데, 고분자 또는 분자 크기가 큰 도판트를 찾아서 d-spacing이 폴리아닐린의 base film보다 크도록 조절하였다. 폴리아닐린의 물성은 Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dielectric analyzer (DEA) 등을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서는 annealed film으로 산소와 질소가 각각 0.072, 0.0105 barrer의 투과도를 나타내었으며 선택도는 6.87이었다. 고분자량의 도판트로써 도핑한 폴리아닐린의 기체투과특성은 투과도가 증가하고 선택도는 감소하였다.
본 연구에서는 유기물 재료로 구득이 쉽고 수량이 풍부하며 재료의 균일성이 좋은 왕겨를 팽연화 하여 양액재배용 배지 재료 사용하기 위해 적합한 조건을 탐색해 보았다. 팽연화 왕겨의 물리성은 CEC 37.0cmol.kg-1, 가비중 0.19g.㎤, -0.1 bar 상태에서 보수력 271.0으로 펄라이트보다 우수하였으나 흡수속도는 펄라이트에 크게 떨어지는 경향이었다. 팽연화 수준이 높아짐에 따라 보수력, 흡수속도 등 수분관련 물성이 좋아지는데 반해 입도가 작아지고 부숙속도가 빨라지는 변화가 있었고 재배중 부숙이 진행됨에 따라 급액 15일 이후부터 pH가 상승되며 15~20일 사이에 NO3 부족이 심화되어 작물에 스테레스를 주는 것으로 판단되었다. ERH a처리에서 당도가 펄라이트에 비해 약 1.0 。Brix정도 높고 수량의 유의성은 없었으므로 틈새간극 8mm, 날높이 3mm에서 생산된 팽연화 왕겨의 물성이 양액재배용 배지 재료로 사용하기에 적정하였다.
본 연구는 제과분야에서의 쌀가루의 이용도를 높이기 위하여 쌀가루를 이용하여 쿠키를 제조하였으며, 호화쌀가루를 10, 20, 30, 40, 50 및 60% 대체하여 제조한 반죽 및 쌀쿠키의 품질특성을 측정하였다. 호화쌀가루를 첨가한 반죽과 습식쌀쿠키의 수분함량은 호화쌀가루 첨가량 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 반죽과 쌀쿠키의 L 값은 호화쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 대체로 감소하는 경향을 보였고, 반죽과 쌀쿠키의 a 값은 대체로 증가하는 경향을 보였다. 호화쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 습식쌀쿠키의 밀도가 높아지는 경향을 나타내었다. 습식쌀가루에 호화쌀가루를 첨가하여 제조한 반죽과 쌀쿠키의 경도는 유의적으로 증가하였다. 호화쌀가루 첨가에 의한 퍼짐성은 무첨가군보다 낮았다. 관능평가는 50% 첨가군에서 부스러지는 정도, 단단한 정도, 목넘김의 부드러움, 촉촉한 정도, 전반적인 기호도에서 가장 높은 기호도를 보였다. 삼킨 후 입자의 남음에 관한 기호도는 호화쌀가루 첨가량이 가장 많은 60% 첨가군에서 높게 나타났다. 호화쌀가루 첨가량이 증가함에 따라 쌀쿠키의 밀도차와 경도차가 모두 증가하는 방향으로 나타났다. 본 연구결과를 통해 쌀쿠키 제조 시 호화쌀가루의 이용으로 쿠키의 물성을 조절할 수 있는 것을 확인하였다. 호화쌀가루의 첨가는 반죽과 쌀쿠키의 밀도와 경도를 증가시켜 단단한 쌀쿠키의 물성을 나타내는 것으로 확인되었으며, 쌀쿠키의 관능특성의 선호도를 조절하는데 호화쌀가루가 유용한 소재로 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 이상의 결과로 볼 때, 쌀쿠키의 조직감을 조절함에 있어서 호화쌀가루 등의 소재를 첨가함으로써 쌀쿠키의 관능특성의 부스러지는 정도, 단단한 정도 및 삼킨 후 입자의 남음에 대한 선호도를 조절할 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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