• Composites Research
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• 제30권4호
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• pp.247-253
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• 2017

본 연구에서는 분자동역학 전산모사와 이중 입자 모델을 이용하여 질화붕소 나노튜브-폴리메틸메타크릴레이트 나노복합재의 기계적 물성과 계면특성을 규명하였다. 단일 벽 나노튜브가 고분자 기지에 함침된 가로등방성 나노복합재 단위 셀 구조를 모델링한 후, 각 방향으로의 일축인장 및 전단 전산모사를 통해 나노복합재의 강성행렬을 예측하였다. 또한 강성행렬의 방향 평균을 취해 나노튜브가 기지 내에 랜덤 분포하는 경우의 등방성 탄성계수를 도출하였다. 분자동역학 해석 결과를 계면의 완전 결합을 가정한 이중 입자 모델 예측해와 비교한 결과, 질화붕소 나노튜브와 고분자 기지간의 계면이 불완전한 것으로 확인되었다. 나노튜브 주위에 형성되는 흡착계면의 물성을 예측하기 위해 2단계 영역 분할 기법을 도입하였고 계면의 불완전 결합을 선형 스프링으로 묘사하였다. 그 결과 다양한 스프링 컴플라이언스 값에 따른 흡착계면의 물성을 역 해석을 통해 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.299.1-299.1
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• 2013

넓은 표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)는 기체 분자의 흡착 성능이 기존의 다른 흡착제에 비해 우수한 것으로 알려져 있으나, CNT의 물리/화학적 성질은 튜브의 직경과 기하 구조에 의해 큰 차이를 나타내며 정제가 매우 까다롭다는 단점을 가지고 있다. CNT와 외형적으로 매우 흡사한 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 경우, 구조와 직경에 상관없이 열적, 화학적 안정성이 우수하여 $CO_2$를 비롯한 다른 공해 물질들의 제거제나 흡착제로서 응용 가능성이 매우 높다. 본 연구진은, BN-결함을 도입한 BNNT 벽면에서의 $CO_2$ 흡착 반응과 $CO_2$를 에너지 물질인 HCOOH와 $H_2CO_3$로 전환하는 반응에 대한 양자화학 이론 계산 연구를 수행하였다. 그 결과, $CO_2$에 대한 $B_N$-BNNT 흡착 성능이 튜브의 직경에 상관없이 매우 우수하였고, $B_N$-BNNT 벽면상에 흡착된 $CO_2$가 물 분자와 반응할 경우 HCOOH와 $H_2CO_3$로의 전환반응이 효과적으로 진행되었다. 이러한 이론 계산 연구 결과는 BN-BNNT가 $CO_2$ 흡착제 및 에너지 전환 촉매로의 응용 가능성을 훌륭히 제시하고 있다.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.155-161
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• 2024

질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브는 가장 대표적인 1차원 나노구조체로, 기존의 금속 및 세라믹재료에 비해 매우 뛰어난 물성을 가지고 있음이 알려지면서 다기능성 경량복합재의 강화재로 가장 큰 주목을 받아왔다. 각각 저 차원 무기나노소재와 유기나노소재를 대표하는 이들 나노구조는 우열을 가리기 어려울 정도로 뛰어난 기계적강성과 강도 그리고 열전도 특성을 가지고 있다. 따라서 구조용 복합소재 및 방열 복합재 분야에서 이 두 나노튜브의 강화효과는 고분자기지와 혼합되면서 형성되는 재료 간 계면 물성이 어떠한가에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 논문에서는 질화붕소나노튜브와 탄소나노튜브가 복합재 내 기지와 형성하는 계면 물성에 대한 비교 연구 사례를 통해 두 나노튜브의 강화효과에 대해 고찰한다. 기계적특성을 좌우할 수 있는 계면에서의 하중전달 특성을 튜브의 인발거동과 분자모델링을 통한 상호작용 에너지를 통해 분석한 결과와 더불어, 나노튜브에 결함이 존재하는 경우 두 나노튜브가 보이게 되는 상반되는 계면특성변화에 대해 점탄성 거동을 예시로 하여 소개한다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2005년도 추계 학술대회
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• pp.31-34
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• 2005

분자 위치제어 메모리 시스템에 대하여 고전적인 분자동역학을 이용하여 결합에너지 및 다양한 외부전압의 형태에 따른 셔틀 풀러렌 동작에 관하여 연구하였다. 단일 나노피포드 형(single-nanopeapod type)은 질화붕소 나노튜브(boron-nitride nano tube) 속에 세 개의 엔도풀러렌(endo-fullerene)과 양쪽 끝에 구리 전극이 채워져 있는 구조를 갖고 있는 구조를 갖고 있다. 결론적으로, 분자동역학 시뮬레이션 결과로부터 이 나노메모리 시스템은 비휘발성임을 알 수 있었다. 안정적인 bit 변화를 위해서는 단일 나노피포드 형은 0.1 eV/$\AA$ 외부전압이 필요로 함을 알 수 있었다.

• 공업화학전망
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• 제20권4호
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• pp.21-33
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• 2017

질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitride Nanotube)는 뛰어난 기계적 물성과 전기적 절연성, 높은 열전도도, 열적/화학적 안정성 및 열중성자 흡수 등의 물리화학적 특성으로 인해 다양한 과학기술 분야에서 응용될 수 있는 소재이다. BNNT의 응용성을 증진시키기 위해서 정제 및 표면개질을 통해 BNNT 합성 공정 중 포함되는 불순물의 제거와 용매와 기재에 대한 상용성을 개선해야 할 필요성이 있다. 이에 본 기고에서는 BNNT의 정제 및 표면처리 연구동향에 대해 소개하고자 한다.

• 공업화학전망
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• 제20권4호
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• pp.1-20
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• 2017

질화붕소나노튜브(BNNT: Boron Nitride Nanotubes)는 근래에 들어 전 세계적으로 많은 주목을 받고 있는 나노신소재이다. CNT와 유사한 기계적 특성과 열전도, 열팽창 특성을 가지고 있지만 동시에 세라믹의 특성도 가지고 있어 열적/화학적 안정에 있어서는 CNT와 비교하여 매우 우수하다. 특히 BNNT를 구성하고 있는 붕소는 열중성자를 흡수할 수 있는 능력이 CNT를 구성하고 있는 탄소와 비교하여 20만 배나 높기 때문에, 우수한 기계적 특성을 이용한 경량화와 방사선 차폐능을 동시에 보유할 수 있는 미래 우주공학 물질로 매우 유용하다. 그러나 제조하는데 상대적으로 많은 에너지가 필요하고, 전 세계적으로 아직 대량생산이 이루어지지 않고 있으며, 제조 시 생성되는 불순물의 양이 많은 것이 단점이다. 또한 BNNT를 정제하는 것은 매우 어려워 산업적 응용은 아직 제한적이라 할 수 있지만, BNNT가 CNT와 세라믹의 특성을 동시에 보유하고 있다는 물질의 우수성과 활발한 연구개발 활동을 감안하면, 이에 대한 해결점을 찾을 수 있을 것으로 예상된다. 본 고찰에서는 다양한 BNNT의 제조방법과 각 방법의 장단점을 소개하고, 현재 연구되고 있는 BNNT의 산업적 응용에 대해 소개할 것이다. 이를 통해 국내에서 매우 미진한 BNNT 관련 연구가 활성화되는 계기가 될 것을 기대한다.

• 한국진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.40-48
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• 2005

분자 위치제어 메모리 시스템에 대하여 고전적인 분자동역학을 이용하여 결합에너지 및 다양한 외부전기장의 형태에 따른 셔틀 풀러렌 동작에 관하여 연구하였다. 단일 나노피포드 형(single-nanopeapod type)은 질화붕소 나노튜브(boron-nitride nanotube)속에 세 개의 엔도풀러렌(endo-fullerene)과 양쪽 끝에 구리 전극이 채워져 있는 구조를 갖고 있는 구조를 갖고 있다. 결론적으로, 분자동역학 시뮬레이션 결과로부터 이 나노메모리 시스템은 비휘발성임을 알 수 있었다. 안정적인 bit 변화를 위해서는 단일 나노피포드 형은 0.1 eV/Å 외부전기장이 필요로 함을 알 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.216-217
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• 2012

QM/MM 혼성 이론 방법인 ONIOM 계산을 통해, $CO_2$가 $B_N$-BNNT 벽면에서의 흡착 반응과 $H_2CO_3$로의 전환 반응 메커니즘을 규명함으로써 $B_N$-BNNT가 효과적인 $CO_2$ 흡착제와 $H_2CO_3$ 생성 반응 촉매로 개발 가능함을 확인하였다.

• 전기학회논문지
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• 제59권4호
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• pp.743-748
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• 2010

Boron nitride (BN) and carbon nitride (CN) films, which have relatively low work functions and commonly exhibit negative electron affinity behaviors, were coated on carbon nanotubes (CNTs) by magnetron sputtering. The CNTs were directly grown on metal-tip (tungsten, approximately 500nm in diameter at the summit part) substrates by inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD). The variations in the morphology and microstructure of CNTs due to coating of the BN and CN films were analyzed by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The energy dispersive x-ray (EDX) spectroscopy and Raman spectroscopy were used to identify the existence of the coated layers (CN and BN) on CNTs. The electron-emission properties of the BN-coated and CN-coated CNT-emitters were characterized using a high-vacuum field emission measurement system, in terms of their maximum emission currents ($I_{max}$) at 1kV and turn-on voltage ($V_{on}$) for approaching $1{\mu}A$. The results showed that the $I_{max}$ current was significantly increased and the $V_{on}$ voltage were remarkably reduced by the coating of CN or BN films. The measured values of $I_{max}-V_{on}$ were as follows; $176{\mu}A$-500V for the 5nm CN-coated emitter and $289{\mu}A$-540V for the 2nm BN-coated emitter, respectively, while the $I_{max}-V_{on}$ of the as-grown (i.e., uncoated) emitter was $134{\mu}A$-620V. In addition, the CNT emitters coated with thin CN or BN films also showed much better long-term (up to 25h) stability behaviors in electron emission, as compared with the conventional CNT emitter.