그래핀과 폴리 아닐린은 기존의 무기물 기반 열전 소재의 단점을 극복하고 유연한 열전 소자에 응용할 수 있는 유기물 기반 열전 소재이다. 본 연구에서는 그래핀-폴리 아닐린 복합체를 합성하고 빛에 의해 유도되는 광열전 특성을 측정하였다. 그래핀-폴리 아닐린 복합체는 그래핀과 폴리 아닐린을 공유결합으로 연결하기 위해 산화 그래핀에 아민 작용기를 도입하였고 산화 그래핀을 다시 환원하여 환원된 산화 그래핀을 얻은 뒤 아닐린과 중합하여 그래핀-폴리 아닐린 복합체를 합성하였다. 최적의 광열전 효과를 기대하기 위해 아닐린의 함유량을 변화하여 그래핀-폴리 아닐린 복합체를 제조하였고, FT-IR과 라만 분석을 통하여 화학 구조와 조성을 확인하였다. 광전류와 광전압 특성은 외부 전기장이 없이 빛을 비대칭으로 조사하여 아닐린 함유량에 따른 전류와 전압을 분석하였다. 아닐린의 함량이 증가할수록 그래핀-폴리 아닐린 복합체의 광전류가 증가하는 전기 전도도와 같은 경향을 보였고 광전압은 빛에 의해 열에너지로 전환되어 나타나는 그래핀-폴리 아닐린 복합체의 온도변화와 관련 있음을 확인하였다.
Pseudomonas testosteroni 6F1의 아닐린 분해에 미치는 이차기질의 첨가효과를 보기 위하여 균생장에 필요한 유도기간과 효소활성유도 정도를 조사하였다. 아닐린만 존재하는 배지에서 P. testosteroni 6Fl은 7시간의 유도기간을 필요로 한데 비하여 쉽게 이용가능한 이차기질을 첨가해준 경우 아닐린 분해에 필요한 유도기간이 1-3시간으로 줄어들었다. 이러한 아닐린 분해 촉진효과는 이차기질과 아닐린이 서로 발리 이용되면서 균체의 생장과 분해효소의 활성유도시기를 앞당겼기 때문이었으며, 이때 아닐린 분해효소의 최종활성 정도는 첨가해준 이차기질에 따라 다르게 나타났다.
전도성 고분자인 폴리아닐린은 여러 흥미로운 성질을 지니고 있어 많은 연구자들의 연구대상으로 주목받고 있다. 이런 성질 들로는 전도성, 전자파 차폐, 선택적 기체투과성 등이 있다. 이중 폴리아닐린의 기체투과성은 몇 가지 문제해결이 선행되어야 하지만 매우 높은 선택도를 나타내기 때문에 주목받고 있다. 그러나 너무 낮은 투과도를 나타내며 가공성이 좋지 않기 때문에 복합막이나 비대칭막의 제조에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 폴리아닐린의 기체투과량을 높이기 위해서 분자의 크기가 큰 도판트를 사용하고 이를 지지체위에 캐스팅한 복합막을 제조하여 기체투과성을 살펴보았다.
본 연구에서는 탄소 나노재료 중 환원된 그래핀 옥사이드와 전도성 고분자중 폴리아닐린을 복합화 하여 슈퍼커패시터용 전극을 제조하였으며, 각각의 전극 재료가 가지는 단점을 서로 보완하고 장점을 극대화시킴으로써 전극의 전기화학적 특성을 크게 향상 시킬 수 있었다. 전극 물질에 사용된 폴리아닐린은 아닐린 단량체를 화학 중합법으로 제조하였고, 환원된 그래핀 옥사이드는 별도의 전 처리 과정 없이 사용하였으며, DMF(N,N-dimethyl formamide)를 용매로 도입하여 분산용액을 제조하였다. 분산용액은 금이 코팅된PET(Polyethylene terephthalate) 기판위에 산업적 스케일로 적용이 가능한 스프레이 코팅 방법을 이용하여 전극으로 제조하였다. 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료를 기반으로 제조된 전극의 전기화학적 특성을 비교하기 위하여 환원된 그래핀 옥사이드와 폴리아닐린 단일 전극을 제조하였으며, 동일한 조건하에서 순환전압전류법, 임피던스 분광법, 정전류 충 방전법을 통하여 각각의 전극이 나타내는 전기화학적 특성을 비교 분석 하였다. 그 결과로, 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료를 기반으로 제조된 전극은 폴리아닐린, 환원된 그래핀 옥사 단일 전극에 비하여 전기 용량 값이 높게 나타났으며, 전해질 계면과의 내부 저항은 폴리아닐린, 환원된 그래핀 옥사이드 단일 전극에 비하여 각각 24 %, 58 % 감소하는 결과를 나타내었다. 이러한 결과로 미루어보아 본 연구를 통하여 제조된 환원된 그래핀 옥사이드/폴리아닐린 복합재료 기반의 전극은 유연성 에너지 저장 매체나 웨어러블 전자기기에 적용이 가능할 것으로 판단된다.
아닐린을 유일 탄소원 및 에너지원으로 이용하는 두 개의 균주를 강물에서 분리하였다. 두 개의 세균 균주들은 생리 ${\cdot}$ 생화학적 특성과 16S rRNA 유전자 염기서열을 통하여 모두 Pseudomonas rhodesiae로 동정되었다. 이 균주들은 유일 탄소원으로 아닐린이 6,000 ${\mu}g/mL$ 수준으로 포함되어 있는 최소배지에서도 생육이 가능하였으며 두 균주간의 아닐린 분해능에는 뚜렷한 차이가 없었다. P. rhodesiae 51-C 균주는 아닐린이 300 ${\mu}g/mL$ 수준으로 처리된 최소배지에서 16시간이내에 아닐린을 완전히 분해하였고 아닐린 분해에 대한 최적의 pH는 7.0이었으며, 적온은 $30^{\circ}C$와 $35^{\circ}C$사이였다. P. rhodesiae에 의한 아닐린의 분해는 처음으로 보고하는 바이다.
플라즈마 처리가 나일론 6 직물의 표면 특성과 폴리아닐린/나일론 6 복합직물의 전도도에 미치는 영향을 연구하였다. 산소 플라즈마로 처리한 나일론 6 직물의 표면을 XPS 분석을 통해 확인한 결과 C-O, C-OH 등의 관능기가 도입되었으며, 이는 직물과 폴리아닐린의 결합력을 향상시켜 전기 전도도와 폴리아닐린 부착량을 증가시켰다. 또한 산소 플라즈마로 처리된 폴리아닐린/나일론 6 복합직물은 세탁과 마모에서도 우수한 안정성을 나타내었다. 초음파 처리는 매질에 발생된 cavitation과 진동에 의해 직물 내부로 아닐린을 확산시키는데 효과적이었으며, 이는 폴리아닐린/나일론 6 복합직물의 전기 전도도를 크게 향상시켰다. 아닐린의 농도와 중합욕에 침지 휫수가 증가함에 따라 전기 전도도와 복합직물의 형태안정성에 대한 영향을 살펴보았는데, 단량체 농도는 0.5M 까지는 증가함에 따라 전도도가 향상되었으며, 침지 횟수가 증가함에 따라서도 전도도가 향상되었다.
1. 서론 : 전도성 고분자인 폴리아닐린은 여러 흥미로운 성질을 지니고 있어 많은 연구대상으로 주목받고 있다. 폴리아닐린 필름은 캐스팅이 용이하여 많은 응용을 가져올 것으로 기대된다. 예를 들어 전도성을 부여하는 플라스틱 소자, 전자파 차폐재료 뿐만 아니라 분리용 전도성 고분자막, 의료용 히들로겔 제조 등 이제까지 재료의 제한을 받았던 분야에 응용이 기대되고있다.(생략)
사슬성장의 핵심생성자리인 dimer (p-aminodiphenylamine)의 비율을 조절하여 아닐린 중합반응 과정에 첨가함으로서 oligomer에서 저분자량(Mw~40000)까지의 폴리아닐린 분자량이 조절되었다. 상대점도분자량 및 GPS 측정을 통하여 합성된 폴리아닐린의 분자량을 확인하였으며, UV, FT-IR, 전기전도도 등을 측정하여 분자량에 따른 폴리아닐린의 물리적, 화학적 성질을 조사하였다.
한강의 지천으로부터 채취한 시료에서 29종의 아닐린 분해 균주를 분리선발하였다. 분리 균주중 10, 균주에 대하여 동정 시험하여 본 결과 9균주는 Pseudomonas 속이었고 한 균주는 Acinetobacter 속이었다. 전체 29균주중 plasmid를 갖고 있는 균주는 모두 5종이었으며 이들 5균주중 4균주는 meta 경로를 통하여 아닐린을 분해 이용하였고 나머지 한 균주는 ortho 경로를 통하여 아닐린을 분해하였다. meta 경로 이용 균주의 하나인 Pseudomonas acidovorans 4A1은 230kb 크기의 plasmid를 갖고 있었으며, 접합실험과 curing 실험을 통하여 이 plasmid에 아닐린 분해 유전 정보가 수록되었을 가능성을 확인할 수 있었다.
1991년 Anderson 등이 높은 산소/질소 선택도를 갖는 분리막에 관한 발표를 한 이후, 많은 연구자들은 같은 결과를 재연하기 위한 연구와 함께 산소의 투과도를 향상시키기 위한 연구를 행하여 왔다. 그들은 HCl과 NaOH로 도핑, 탈도핑, 재도핑한 폴리아닐린막이 산소/질소의 선택도가 30에 가까운, 대단히 높은 값을 갖는다고 보고하였다. 한편 막의 성능을 향상시키기 위해 dodecylbenzenesulfonic acid와 같이 분자크기가 큰 도판트를 사용하려는 시도가 있었지만, 이에 따른 선택도의 감소 때문에 좋은 결과를 얻지는 못하였다. Pron등은 bis(2-ethyl hexyl) hydrogen phosphate(BEP)로 도핑된 폴리아닐린이 일반적인 유기용매에 잘 녹고, 여기에 PMMA나 ABS를 블렌드한 폴리아닐린은 높은 전도성과 기계적인 물성을 가질 수 있다고 하였다. Bis(2-ethyl hexyl) hydrogen phosphate는 mp가 -60$\circ$C정도 이며, 폴리아닐린 용액에 첨가하였을 때 상분리가 일어나지 않는 특성을 지닌 가소제이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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