최근 에너지 효율과 소형화측면에서 한계를 보이는 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(MOSFET)을 대체할 수 있는 소자로 Tunneling FET(TFET)이 주목받고 있다. 본 논문에서는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT) TFET을 시뮬레이션하여 전자회로의 기본 단위인 인버터(Inverter)를 설계한다. 설계한 인버터의 성능을 CNT-MOSFET 인버터와 비교하여 저전력 디지털 회로로써의 가능성을 확인한다.
A series of molecular dynamic (MD), finite element (FE) and ab initio simulations are carried out to establish suitable modeling schemes for the continuum-based analysis of aluminum matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes (CNTs). From a comparison of the MD with FE models and inferences based on bond structures and electron distributions, we propose that the effective thickness of a CNT wall for its continuum representation should be related to the graphitic inter-planar spacing of 3.4${\AA}$. We also show that shell element representation of a CNT structure in the FE models properly simulated the carbon-carbon covalent bonding and long-range interactions in terms of the load-displacement behaviors. Estimation of the effective interfacial elastic properties by ab initio simulations showed that the in-plane interfacial bond strength is negligibly weaker than the normal counterpart due to the nature of the weak secondary bonding at the CNT-Al interface. Therefore, we suggest that a third-phase solid element representation of the CNT-Al interface in nanocomposites is not physically meaningful and that spring or bar element representation of the weak interfacial bonding would be more appropriate as in the cases of polymer matrix counterparts. The possibility of treating the interface as a simply contacted phase boundary is also discussed.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2011.04a
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pp.282-284
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2011
Based on graphene oxide and multi-walled carbon nanotube layers, a wireless bi-layer actuator that can be remotely controlled with an electromagnetic induction system has been developed. The graphene-based bi-layer actuator exhibits a large one-way bending deformation under eddy current stimuli due to asymmetrical responses originating from the temperature difference of the two different carbon layers. In order to validate one-way bending actuation, the coefficients of thermal expansion of carbon nanotube and graphene oxide are mathematically formulated in this study based on the atomic bonding energy related to the bonding length. The newly designed graphene-based bi-layer actuator is highly sensitive to electromagnetic wave irradiation thus it can trigger a new actuation mode for the realization of remotely controllable actuators and is expected to have potential applications in various wireless systems.
Nondestructive damage sensitivity of carbon nanotube(CNT) and nanofiber (CNF)/epoxy composites with their adding contents was investigated using electro-micromechanical technique. Carbon black (CB) was used only for the comparison with CNT and CNF. The fracture of carbon fiber was detected by acoustic emission (AE), which was correlated to the change in electrical resistance, ΔR under double-matrix composites (DMC) test. Stress sensing on carbon nanocomposites was performed by electro-pullout test under uniform cyclic loading. At the same volume fraction, the damage sensitivity for fiber fracture, matrix deformation and stress sensing were highest for CNT/epoxy composite, whereas for CB/epoxy composite they were the lowest among three carbon nanomaterials (CNMs). Damage sensitivity was correlated with morphological observation of carbon nanocomposites. Homogeneous dispersion among CNMs could be keying parameters for better damage monitoring. In this study, damage sensing of carbon nanocomposites could be evaluated well nondestructively by the electrical resistance measurement with AE.
In this work, thermoelastic dynamic behavior of functionally graded carbon nanotube reinforced composite (FG-CNTRC) cylinders subjected to mechanical pressure loads, uniform temperature environment or thermal gradient loads is investigated by a mesh-free method. The material properties and thermal stress wave propagation of the nanocomposite cylinders are derived after solving of the transient thermal equation and obtaining of the time history of temperature field of the cylinders. The nanocomposite cylinders are made of a polymer matrix and wavy single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). The volume fraction of carbon nanotubes (CNTs) are assumed variable along the radial direction of the axisymmetric cylinder. Also, material properties of the polymer and CNT are assumed temperature-dependent and mechanical properties of the nanocomposite are estimated by a micro mechanical model in volume fraction form. In the mesh-free analysis, moving least squares shape functions are used to approximate temperature and displacement fields in the weak form of motion equation and transient thermal equation, respectively. Also, transformation method is used to impose their essential boundary conditions. Effects of waviness, volume fraction and distribution pattern of CNT, temperature of environment and direction of thermal gradient loads are investigated on the thermoelastic dynamic behavior of FG-CNTRC cylinders.
Park Won Ki;Kim Jung Uyun;Lee Sang-Soo;Kim Junkyung;Lee Geon-Woong;Park Min
Macromolecular Research
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v.13
no.3
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pp.206-211
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2005
Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) pre-treated by concentrated mixed acid or oxidized at high temperature were melt mixed with poly(methyl methacrylate) (PMMA) using a twin screw extruder. The morphologies and electrical properties of the MWNT/PMMA composites were investigated. The thermally treated MWNTs (t-MWNTs) were well dispersed, whereas the acid treated MWNTs (a-MWNTs) were highly entangled, forming large-sized clusters. The resulting electrical properties of the composites were analyzed in terms of the carbon nanotube (CNT) dispersion. The experimental percolation threshold was estimated to be $3 wt\%$ of t-MWNTs, but no percolation occurred at similar concentrations in the a-MWNT composites, due to the poor dispersion in the matrix.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.9
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pp.999-1005
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2011
The effects of strain-induced crystallization (SIC) on the mechanical properties of elastomeric composites as functions of extension ratio (${\lambda}$), multiwalled carbon nanotube (CNT) content, and carbon black (CB) content are investigated. The differential scanning calorimetry (DSC) analysis shows that the degree of crystallinity increases with the increase in the CB and CNT content. As ${\lambda}$ increases, the glass transition temperature (Tg) of the composites increases, and the latent heat of crystallization (LHc) of the composites is maximum at ${\lambda}$=1.5. It is found that the mechanical properties have a linear relation with LHc, depending on the CNT content. According to the TGA (thermogravimetric analysis), the weight loss of the composite matrix is 94.3% and the weight of the composites decreases with the filler content. The ratio of tensile modulus ($E_{comp}/E_{matrix}$) is higher than that of tensile strength (${\sigma}_{comp}/{\sigma}_{matrix}$) because of the CNT orientation inside the elastomeric composites.
In recent, it is worldwide issued that nanoscale science and technology as a solution have supported to increase the sensing performance in carbon nanotube based biosensor system. Containing material chemistry in various nanostructures has formed their high potentials for stabilizing and activating biocatalyst as a bioreceptor for medical, food contaminants, and environmental detections using electrode modification technologies. Especially, the large surface area provides the attachment of biocatalysts increasing the biocatalyst loading. Therefore, nano-scale engineering of the biocatalysts have been suggested to be the next stage advancement of biosensors. Here, we would like to study the electrical mechanism depending on the exposure methods (soaking or dropping) to the sample solution to the assembled carbon nanotubes (CNTs) on the gold electrodes of biosensor for a simple and highly sensitive detection. We performed various experiments using polar and non-polar solutions as sampling tests and identified electrical response of assembled CNTs in those solutions.
Thermal radiation pastes were prepared by dispersing carbon materials as fillers with a content of 1 weight percent in an acrylic resin. The kind of fillers was as follows; $25{\mu}m$ graphite, $45{\mu}m$ graphite, $15{\mu}m$ carbon nanotube(CNT), a 1:1 mixture of $25{\mu}m$ graphite and $15{\mu}m$ CNT, and a 1:1 mixture of $45{\mu}m$ graphite and $15{\mu}m$ CNT. Thermal emissivity was measured as 0.890 for the samples with graphite only, 0.893 for that with CNT only, and 0.892 for those containing both. After coating prepared pastes on a side of 0.4 mm thick aluminium plate and placing the plate over an opening of a box maintained at $92^{\circ}C$ with the coated side out, the temperatures on the uncoated side of the plates were measured. The samples containing graphite and CNT showed the lowest temperatures. The paste with mixed fillers was coated on the back side of the PCB of an LED module and thermal analysis was carried out using Thermal Transient Tester (T3ster) in a still air box. The thermal resistance of the module with coated PCB was measured as 14.34 K/W whereas that with uncoated PCB was 15.02 K/W. The structure function analysis of T3ster data revealed that the difference between junction and ambient temperatures was $13.8^{\circ}C$ for the coated case and $18.0^{\circ}C$ for the uncoated. From the infrared images of heated LED modules, the hottest-spot temperature of the module with coated PCB was lower than that of the uncoated one for a given period of LED operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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