• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.8
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• pp.811-817
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• 2003

Recently, application fields of non-metallic minerals by utilizing their structure properties are broadening. Especially, layered minerals have not only excellent shielding or covering ability but also absorbing and storing characteristics of chemical elements between a layers. We considered about the above mentioned characteristics and added functional substances onto their surfaces for the preparation of new environmentally friendly functional materials. In this study, natural graphite and sericite were mainly used to produce for the new environmentally friendly functional building materials. Graphite surfaces were modified with a surfactant (Alkyl Benzyle Demethyle Ammonium Chloride) for anti-bacillus and penicillium. Surface modification mechanism are that primary adsorption by differential zeta potential between graphite and ABDM and secondary adsorption by interaction between surfactant chains take place. Surfactant layers were fully formed and it was expected up to 99.7% up the efficiency of anti-bacillus and penicillium. Also the prepared functional samples have a effect to improve a various efficiency such as electromagnetic wave shield(up to 95%), deodorization(up to 80%), heat storage(5%) etc.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.239.1-239.1
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• 2015

1차원 탄소나노재료이며 한 겹의 흑연을 말아 놓은 형태인 단일벽 탄소나노튜브(Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 감긴 형태에 따라 반도체성, 금속성 성질을 나타내는 특이성과 우수한 기계적 성질을 지니고 있어 광범위한 분야로 응용이 기대되어왔다. 이러한 SWNTs의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 경제적, 산업적인 면에서 손쉬운 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. SWNTs의 합성 방법들로는 아크방전법과 레이저 증발법, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD) 등이 이용되었다. 이 중 TCVD법은 대면적의 균일한 CNTs를 합성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 공정이 요구되며, 이는 경제적, 산업적인 면에서 사용이 제한적이다. 따라서 저결함, 고수율의 SWNTs를 저온합성 할 수 있는 공정의 개발이 지속적으로 필요하다. 본 연구에서는, TCVD법을 이용하여 에틸렌 원료가스로 SWNTs의 저온합성 가능성을 확인하였다. 합성을 위한 기판과 촉매로는 실리콘 산화막 기판(SiO2/Si wafer)에 철 나노입자를 지닌 ferritin을 스핀코팅 후 산화하여 이용하였다. 저온합성 공정의 변수로는 합성온도와 원료가스인 에틸렌의 분율을 설정하여, 변수가 SWNTs의 결정성과 수율에 미치는 영향을 고찰하였다. 합성된 SWNTs의 분석의 용이함과 손지기(Chirality)의 제어를 위하여 나노 다공성 물질인 제올라이트(Zeolite)를 보조 기판으로 사용하였다. 실험결과 에틸렌 원료가스로 합성한 SWNTs는 $700^{\circ}C$ 부근의 저온에서도 합성이 가능함을 확인하였다. 또한 에틸렌 원료가스의 분율과 합성시간의 정밀한 제어를 통해 SWNTs의 합성온도를 더욱 감소시키는 것도 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.691-691
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• 2013

최근 휴대용 전자기기의 전원으로서 가장 널리 사용되고 있는 리튬 이차 전지는 우수한 에너지 밀도, 낮은 자가방전 속도로 인한 비 메모리 효과, 높은 작동전압으로 다양한 전자기기뿐만 아니라 미래형 자동차산업 및 항공산업 분야에서도 점차 사용 빈도가 증가하고 있다. 현재 리튬 이차 전지의 음극물질로 널리 사용되고 있는 흑연의 경우 초기 용량 감소가 크고 이론적인 최대용량(372 mAhg-1, LiC6)이 낮다는 문제가 있어 다양한 대체물질의 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 Si는 Li과 반응하여 Li4.4Si합금을 형성하며 높은 이론용량을 갖고 상용화된 전지의 전압(~3.7 V)보다 0.3 V정도 밖에 낮지 않기때문에 재료의 개발과 함께 바로 사용화 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 Si의 경우 금속 자체로 사용되는 경우 Li 이온이 삽입되어 Li4.4Si형성 시에 310%의 부피 팽창을 일으키게 되어 분쇄반응(pulverization)을 일으키고 충 방전에 따라 급격한 용량 감소를 야기한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 보다 간단한 방법으로 Si층 사이에 수 나노의 Al층을 삽입하여 Si 입자의 부피 팽창으로부터 오는 응력을 상쇄시켜 높은 방전 용량 특성과 우수한 수명 특성을 동시에 구현하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.6
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• pp.901-908
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• 2018

Graphite is used as a sample anode active material. However, since the maximum theoretical capacity is limited to $372mA\;h\;g^{-1}$, a new anode active material is required for the development of a high capacity lithium ion battery. The maximum theoretical capacity of Si is $4200mA\;h\;g^{-1}$, which is higher than that of graphite. However, it is not suitable for direct application to the anode active material because it has a volume expansion of 400%. In order to minimize the decrease of the discharge capacity due to the volume expansion, the Si was pulverized by the dry method to reduce the mechanical stress and the volume change of the reaction phase, and the change of the volume was suppressed by coating the carbon layers to the particle size controlled Si particles. And carbon fiber is grown like a thread on the particle surface to control secondary volume expansion and improve electrical conductivity. The physical and chemical properties of the materials were measured by XRD, SEM and TEM, and their electrochemical properties were evaluated. In this study, we have investigated the synthesis method that can be used as anode active material by improving cycle characteristics of Si.

• Polymer(Korea)
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• v.36 no.5
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• pp.656-661
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• 2012

The palladium nanoparticles were self-assembled to make Pd-POSS using POSS-$NH_3{^+}$ (polyhedral oligomeric silsesquioxane) as a crosslinker. Graphene oxide (GO) was produced by the reaction of graphite under a strong acid and oxidizer and poly(acrylic acid) (PAA) was covalently grafted on the surface of graphene to make PAA-grafted graphene through the radical polymerization of acrylic acid and GO along with a reduction process under $NaBH_4$. The nanocomposites of Pd-POSS and PAA-grafted graphene were fabricated via ionic interactions between positively charged Pd-POSS and negatively charged PAA-grafted graphene. Pd-POSS nanoparticles were attached to the surface of PAA-grafted graphene through ionic interactions. The thermal stability of Pd-POSS/PAA-grafted graphene was higher than that of PAA and PAA-grafted graphene. The composition, structure, surface morphology, and thermal stability of the Pd-POSS/PAA-grafted graphene were studied by FE-SEM, AFM, TEM, FTIR, and TGA.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.2
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• pp.79-85
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• 2014

Silicon (Si) has been investigated as promising negative-electrode (anode) materials because its theoretical specific capacity of 4200 mAh/g for $Li_{4.4}Si$ is far higher than that of carbonaceous anodes in current commercial products. However, in practice, the application of Si to Li-ion batteries is still quite challenging because Si suffers from severe volume expansion and contraction and lead to a continuous solid electrolyte interphase (SEI)-filming process by cracking of Si. This process consumes the limited $Li^+$ source, builds up thick and unstable SEI layer on the Si active materials, and will eventually disable the cell. Since unstable SEI reduces electrochemical performance and thermal stability of the Si anode, the surface chemistry of the anode should be modified by using a functional additive. It is found that lithium bis(oxalato)borate (LiBOB) as an additive effectively protected the Si anode surface, improved capacity retention when stored at $60^{\circ}C$, and alleviated exothermic thermal reactions of fully lithiated Si anode.

• Clean Technology
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• v.30 no.3
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• pp.220-227
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• 2024

As the demand for lithium-ion batteries with high capacity and high energy density has rapidly increased, silicon anodes (theoretical capacity = 3,570 mA h g^-1) have garnered attention as potential replacements for conventional graphite anodes (theoretical capacity = 372 mA h g^-1). However, silicon anodes suffer from severe volume expansion (~360%) during lithiation, low ionic conductivity (10^-14 ~ 10^-13 cm² S^-1), and low electrical conductivity (10^-2 S cm^-1), resulting in poor cycling and rate performance. To address these issues, this study synthesized core@shell-structured silicon@carbon nanoparticles (Si@C NPs) via a one-pot spray pyrolysis process using Pluronic-F127. Pluronic-F127 in the spray solution contributes to the synthesis of nanoparticles by preventing the formation of silicon nanoparticle/dextrin agglomerates and by undergoing pyrolysis simultaneously. Additionally, dextrin derived amorphous carbon was coated on the surface of the silicon nanoparticles to act as an electron transport pathway within the anodes and enhance the electrical contact between the silicon nanoparticles. The Si@C NPs exhibited a discharge capacity of 1,912 mA h g^-1 after 50 cycles at 1.0 A g^-1 and high rate capabilities (discharge capacity of 1,493 mA h g^-1 at 3.0 Ag^-1). The silicon@carbon composite nanoparticle synthesis strategy based on the spray pyrolysis process presented in this study is expected to offer a new direction for improving the performance of silicon anode materials.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.40.2-40.2
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• 2011

초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.24 no.3
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• pp.159-165
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• 2014

This study is research on the thermal emissivity depending on the alignment degrees of graphite flakes. Samples were manufactured by a slurry of natural graphite flakes with organic binder and subsequent dip-coating on an aluminum substrate. The alignment degrees were controlled by applying magnetic field strength (0, 1, and 3 kG) to the coated samples. The alignment degree of the sample was measured by XRD. The thermal emissivity was measured by an infrared thermal image camera at $100^{\circ}C$. The alignment degrees were 0.04, 0.11, and 0.17 and the applied magnetic field strengths were 0, 1, and 3 kG, respectively. The thermal emissivities were 0.829, 0.837, and 0.844 and the applying magnetic field strengths were 0, 1, and 3 kG, respectively. In this study the correlation coefficient, $R^2$, between thermal emissivity and alignment degree was 0.997. Therefore, it was concluded that the thermal emissivities are correlated with the alignment degree of the graphite flakes.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.6
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• pp.607-612
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• 2021

Silicon (Si) is one of the promising active materials to replace the widely used graphite because of its low electrochemical potential and high theoretical capacity. However, Si anodes still face in problems with the huge volume expansion and continuous decomposition of the electrolyte during repeated charge and discharge processes. To address these issues, a cross-linkable waterborne polyurethane (CWPU) based on a bio-oil, castor oil, was prepared and reacted with Tris(2,3-epoxypropyl) isocyanurate (TGIC) linkers, resulting in the formation of a mechanically robust 3D network structure. Si anodes fabricated with the CWPU-TGIC exhibited stable cycling performances and excellent discharge capacities. The results revealed that the CWPU-TGIC binder efficiently accommodates the large volume change for Si anode during charge and discharge cycles. Overall, the eco-friendly binder shows great promise in improving the electrochemical performances of Si anodes.