• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2023년도 봄 학술논문 발표대회
• /
• pp.185-186
• /
• 2023

Recently, a lot of nano-scale material technology development and research have been conducted in construction fields to improve the compressive strength and durability of cement-based Composites. There are some studies that have confirmed the properties and application effects of cement-based complex using each nanomaterial, but development and research using both materials are relatively limited. This study sought to confirm the effect of multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) and nanosilica, which are representative construction nanomaterials, on the compressive strength, voids, and microstructure formation of cement. The purpose was to produce a cement composite by changing the mixing rate of the two nanomaterials, and to find the optimal mixing amount considering its mechanical and rheological properties.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.387-387
• /
• 2011

탄소 나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 육각형 모양의 구조로서 오직 탄소만으로 이루어진 소재이다. CNT는 열전도율이 다이아몬드보다 약 2배 우수하고, 전기 전도는 구리에 비해 1,000배 높으며, 강도는 강철보다 100배나 뛰어나다. CNT의 이러한 특성을 이용한 트랜지스터, 태양전지, 가스 검출을 위한 고감도 센서, 나노 섬유, 고분자-탄소나노튜브 고기능 복합체 등 많은 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 수직으로 성장된 탄소 나노튜브는 일반적인 재료에서는 보기 드물게 힘들게 직경이 나노 크기인 반면 길이는 수 mm까지 합성 되기 때문에 앞서 언급한 분야로의 활용이 더욱 유리하며, 그 중에서도 나노 섬유, 나노 복합체로서의 활용에 극히 유용하다. 이러한 이유로 수직 배열된 CNT 합성에 많은 연구가 집중 되고 있다. 여러 합성 방법 중 성장 변수를 비교적 용이하게 조절 가능한 열 화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)을 이용하여 수직 배열된 수 mm의 CNT를 합성한 연구 결과들이 보고된 바 있다. 그러나 앞선 연구결과들은 CNT의 성장속도가 느릴 뿐만 아니라 합성 시간이 길어질수록 성장 속도가 감소하는 경향을 보였다. 반면, 마이크로웨이브 플라즈마 화학 기상 증착법(Microwave plasma CVD, MPCVD)은 기존의 다른 TCVD에 비해 낮은 온도에서 CNT를 합성할 수 있는 장점을 가지며, 고출력(~600 W 이상)의 플라즈마를 사용하기 때문에 성장률이 높고 고밀도의 CNT 합성이 가능하다. 본 연구에서는 철을 촉매금속으로 사용하고 MPCVD을 이용하여 얇은 다중벽 CNT를 합성하였다. 철은 직류 마그네트론 스퍼터(D.C magnetron sputter)를 사용하여 증착하였다. 합성시 가스는 탄소 공급원인 메탄($CH_4$)과 함께 플라즈마 공급원인 수소($H_2$)를 사용하였다. 또한 산소($O_2$)의 주입 여부에 따른 CNT의 성장 속도와 성장 길이를 비교하였다. 산소를 주입하였을 때, CNT의 성장 속도와 길이 모두 크게 향상됨을 확인 할 수 있었다. 이는 촉매금속 표면의 비정질 탄소의 흡착으로 인해 활성화된 촉매금속의 반응시간을 증가시키기 때문이다. 성장된 CNT는 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)과 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 통해 표면형상과 결정성을 분석하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.227-234
• /
• 2022

본 연구에서는 탄소계 나노소재를 적용한 시멘트 페이스트 복합체의 유변학적 특성을 실험적으로 분석하였다. 탄소계 나노소재인 산화그래핀과 탄소나노튜브의 사용성을 고려하여 수용액 상태로 혼입한 굳기전 시멘트 페이스트에서 흐름성 및 레올로지를 측정하였다. 그리고 굳은 시멘트 페이스트 복합체는 만능재료 실험기를 활용하여 압축강도 측정을 검토하였다. 산화그래핀은 수용액 상태로 혼입하였을 때 혼입율 상승 시 흐름성이 감소하고 소성 점도와 전단응력이 급격하게 증가하였다. 탄소나노튜브 수용액도 동일한 경향성을 가졌으나 시멘트 중량대비 0.2 % 미만을 혼입한 경우 산화그래핀과 비교하여 상대적으로 증가율이 낮게 측정되었다. 이는 판상형 형태인 그래핀의 비표면적이 커서 시멘트 페이스트의 흐름성을 감소시키고 소성 점도와 전단응력을 상승시키는 것으로 판단된다. 탄소나노튜브 수용액은 0.2 %이상 혼입 시 소성점도가 일반배합 대비 2.16배 수준으로 급격히 상승하며 전단응력도 상대적으로 높게 측정되었다. 이는 탄소나노튜브의 혼입량이 과혼입 되면서 시멘트 페이스트 내에서 분산이 제대로 되지 않아 탄소나노튜브 간의 뭉침으로 인한 응집효과로 판단된다. 압축강도는 그래핀 혼입시 강도 상승율이 미미하였으며, CNT는 최대 약 12 %의 상승효과가 있음을 확인하였다. 따라서 탄소계나노소재 적용 시 상대적으로 CNT를 사용할 경우가 사용 가능성이 높을 것으로 판단되나 최대 혼입량 및 분산에 사용될 계면활성제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.99-107
• /
• 2015

이 연구는 탄소나노튜브의 우수한 역학적 특성을 시멘트재료에 활용하여 역학적인 특성을 향상시키고자 현재 탄소나노튜브를 활용하고 있는 분야에서 탄소나노튜브의 분산성을 향상시키는데 사용되고 있는 계면활성제인 CTAB, SDBS, TX10 및 문헌조사를 통하여 유효하다 알려진 고성능감수제와 탄소나노튜브를 혼합한 모르타르 강도 시험체를 제작하여, 계면활성제 종류에 따른 특성 및 사용량에 따른 복합체의 강도변화를 평가하였다. 계면활성제 중에서는 고성능감수제가 작은 강도저하 현상 및 CNT 보강에 따른 높은 강도향상 효과를 나타내었다. 고성능감수제의 사용량에 따른 강도변화에서는 사용량 증가에 따라 실험체의 강도는 감소하였으며, CNT 보강에 따른 강도향상 효과는 시멘트 중량 대비 0.4% 이하에서는 나타나지 않으며 0.8%이상의 사용량에서 나타났다. 마지막으로 CNT의 사용량을 감소시키고 초음파로 처리한 탄소나노튜브를 보강한 시험체의 경우 탄소나노튜브를 혼합하지 않은 실험체보다 강도가 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.

• Composites Research
• /
• 제26권6호
• /
• pp.373-379
• /
• 2013

냉매의 비등이나 응축같은 열전달 향상을 위하여 금속 표면위에 탄소나노튜브(CNT)를 코팅하는 것을 연구하였다. 다중벽 탄소나노튜브/구리 복합소재는 어트리션 볼밀에 의해서 제작되었으며, 정전 도장 장치로 복합 분말을 구리 기판위에 코팅한 후 전기로에서 소결하였다. 본 논문에서는 CNT/Cu 코팅 표면의 분석 및 소결전후의 탄소나노튜브의 변화를 파악하기 위하여 샘플들을 주사전자현미경, EDAX, 라만분광법에 의해 분석하였다. 아울러 열전달 촉진은 비등열전달로 확인하였다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2017년도 춘계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.485-486
• /
• 2017

치과용 글라스아이오노머(GIC)는 치과에서 폭넓게 응용되고 있는 재료 중 하나이다. 그러나 GIC의 낮은 기계적 특성으로 인해 구강내 사용범위가 제한적이다. 이에 본 연구는 기능성 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube; MWCNT-COOH)를 각 농도별(0.25-1.0 wt%)로 기존의 분말에 첨가하여 복합체를 제조한 후 제조사의 지시에 따란 분말(2):액(1)의 비율로 시편을 제작하여 다중벽탄소나노튜브가 GIC의 기계적 특성과 항균효과에 미치는 영향을 조사하였다.

• 공업화학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.372-376
• /
• 2012

탄소나노튜브는 좋은 전기 기계적 및 열적 특성을 가진 복합 재료 분야에서 가장 이상적인 나노 충전재이다. 따라서 탄소나노튜브의 복합 재료는 전도성 재료, 고강도를 가지면서 가벼운 무게를 가지는 재료에 이용된다. 탄소나노튜브 복합재료의 주요 문제점은 탄소나노튜브의 나쁜 분산에 있다. 본 연구에서는 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)를 물리적 방법으로 전처리하였다. 전처리 후, 고분자/MWNT nanocomposites는 용해 공정에 의해 분산되었다. 물리적 방법은 고분자 wrapping 방법에 의해 준비되었다. ABS/MWNT 복합 재료의 기계적 및 전기적 특성을 SAN과 함께 wrapping된 MWNT와 미처리된 MWNT와 혼합된 ABS의 속성을 비교하여 연구하였다. MWNT가 wrapping된 복합체의 인장강도는 증가하였으나 충격강도는 감소한 수치를 보였다. 전기적 물성의 향상에는 미처리시료와 비교해 볼 때 큰 효과가 없었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권1호
• /
• pp.25-29
• /
• 2012

탄소나노튜브의 기계적 특성과 금속의 전기적 특성을 이용할 수 있는 나노 복합구조체의 특성은 두 재료 사이의 계면이 중용한 역할을 한다. 본 연구에서는 나노임프린트 패터닝을 이용하여 촉매금속을 패턴하고 이를 이용한 개별 성장된 탄소나노튜브 위에 증기증착법을 이용하여 니켈을 증착한 나노구 조체의 계면을 조사하였다. 이를 위하여 고해상의 투사전자현미경과 3 차원 원자 프로브 분석기를 이용하였다. 탄소나노튜브 위에서 성장된 나노결정의 경우 준 안정 상태인 조밀입방구조의 $Ni_3C$ 를 형성하는 것으로 나타났다. 이러한 특성을 이용한 나노복합체의 응용가능성을 살펴보았다.

• 접착 및 계면
• /
• 제20권3호
• /
• pp.110-115
• /
• 2019

그래핀으로 박리시키기 위한 한 가지 방법으로 산화그래핀이 많은 관심이 집중되고 있다. 산화그래핀의 산화그룹은 다양한 기능기와 수소결합을 시킬 수 있어 여러 응용분야에 이를 적용시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 산화그래핀 자체만으로는 실질적으로 응용에 요구되어지는 기계적 물성을 만족시킬 수 없다. 따라서 본 연구에서는 홍합 단백질을 생체모사한 폴리도파민을 이용하여 산화그래핀과 결합시키고 액체-기체 계면에서 대면적의 복합체막을 형성 시켰다. 또한 폴리도파민-산화그래핀 복합체 박막의 모폴로지 구조도 제어하여 나노 링클 구조를 가지는 복합체 막을 얻었다. 기계적으로 우수하며 정교한 나노 구조를 형성할 수 있어 차세대 해수담수화 멤브레인 또는 탄소 복합재료에 이용될 수 있을 것으로 기대될 수 있다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.31-37
• /
• 2017

최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.