• 새물리
• /
• 제68권11호
• /
• pp.1173-1182
• /
• 2018

메조포러스 실리카는 강한 친수성과 구조적인 특성으로 인하여 저습환경에서도 이온교환막에 적절한 수화가 일어나도록 할 것이다. 그러므로 메조포러스 실리카와 나피온을 합성한 이온교환막은 낮은 상대습도에서도 우수한 양성자 전도도를 보일 것이다. 메조포러스 실리카와 나피온 합성이온교환막의 이온채널형성 그리고 네트워크를 통한 양성자 이동에 대한 이해는 합성이온교환막을 개발하고 최적화하기 위해 필수적이라 할 수 있다. 이 연구에서는 메조포러스 구조 (mesoporous cellular foam) $SiO_2/Nafion$ 합성이온교환막을 제작하고 양성자 전도도 및 성능을 평가하였다. 또한, 정전기력 현미경(electrostatic force microscopy, EFM)을 사용하여 메조포러스 구조 $SiO_2/Nafion$ 합성 이온교환막의 표면 전하 밀도 측정을 통한 이온 채널의 분포 및 밀도를 분석하였다. 연구는 몇 가지 주목할 만한 결과를 보여주었다. 첫째, 합성이온교환막은 저습환경에서 우수한 양성자 전도도 및 성능을 나타내었다. 둘째, 합성이온교환막은 국부적으로 이온채널의 밀도가 주목할 만하게 높은 지역이 형성되며 동시에 양성자 전도도가 극단적으로 낮은 지역 또한 동시에 형성됨을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권1호
• /
• pp.35-41
• /
• 2021

차세대 리튬이차전지용 음극활물질로 각광을 받고 있는 실리콘은 높은 이론용량을 가지고 있어 상용화를 하기 위해 많은 연구가 진행되었다. 하지만 실리콘은 충방전시 부피팽창이 심하고, 전기전도도가 낮은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 실리콘 표면에 SiO2를 형성시키고, 탄소를 코팅함으로써 실리콘의 부반응을 억제시키고 전기전도도를 향상시켰다. 추가적으로 CNF와 CNT를 복합적으로 첨가하여 부피팽창에 대한 완충효과를 부여하고 전기전도도를 향상시켰다. 제조된 샘플은 XRD, SEM, EDS로 물리적 특성 분석을 실시하였으며, 전기화학적 특성은 전기전도도, EIS, CV 그리고 사이클 테스트를 통해 분석하였다. (Si/SiO2/C)+CNT&CNF 복합체의 경우 다른 샘플들에 비하여 높은 전기전도도 및 낮은 전하전달저항을 보여주었으며, 사이클테스트 결과 첫 번째 사이클에서 1528 mAh/g 그리고 50번째 사이클에서 1055 mAh/g의 용량을 가졌으며 83%의 용량 유지율을 보여주었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.470-477
• /
• 2021

Energy storage systems should address issues such as power fluctuations and rapid charge-discharge; to meet this requirement, CoFe₂O₄ (CFO) spinel nanoparticles with a suitable electrical conductivity and various redox states are synthesized and used as electrode materials for supercapacitors. In particular, CFO electrodes combined with carbon nanofibers (CNFs) can provide long-term cycling stability by fabricating binder-free three-dimensional electrodes. In this study, CFO-decorated CNFs are prepared by electrospinning and a low-cost hydrothermal method. The effects of heat treatment, such as the activation of CNFs (ACNFs) and calcination of CFO-decorated CNFs (C-CFO/ACNFs), are investigated. The C-CFO/ACNF electrode exhibits a high specific capacitance of 142.9 F/g at a scan rate of 5 mV/s and superior rate capability of 77.6% capacitance retention at a high scan rate of 500 mV/s. This electrode also achieves the lowest charge transfer resistance of 0.0063 Ω and excellent cycling stability (93.5% retention after 5,000 cycles) because of the improved ion conductivity by pathway formation and structural stability. The results of our work are expected to open a new route for manufacturing hybrid capacitor electrodes containing the C-CFO/ACNF electrode that can be easily prepared with a low-cost and simple process with enhanced electrochemical performance.

• Molecules and Cells
• /
• 제46권8호
• /
• pp.513-525
• /
• 2023

Orange carotenoid protein (OCP) of photosynthetic cyanobacteria binds to ketocarotenoids noncovalently and absorbs excess light to protect the host organism from light-induced oxidative damage. Herein, we found that mutating valine 40 in the α3 helix of Gloeocapsa sp. PCC 7513 (GlOCP1) resulted in blue- or red-shifts of 6-20 nm in the absorption maxima of the lit forms. We analyzed the origins of absorption maxima shifts by integrating X-ray crystallography, homology modeling, molecular dynamics simulations, and hybrid quantum mechanics/molecular mechanics calculations. Our analysis suggested that the single residue mutations alter the polar environment surrounding the bound canthaxanthin, thereby modulating the degree of charge transfer in the photoexcited state of the chromophore. Our integrated investigations reveal the mechanism of color adaptation specific to OCPs and suggest a design principle for color-specific photoswitches.

• Journal of Ceramic Processing Research
• /
• 제22권2호
• /
• pp.192-199
• /
• 2021

Peony flower-like γ-Ga₂O₃ nanosheets (γ-Ga₂O₃ NSs) were synthesized and carbon layers were coated on their surfaces using a simple hydrothermal process with subsequent carbonization. The γ-Ga₂O₃ NSs comprised ultrathin layers, which are tens of nanometers in thickness. The carbon-coated γ-Ga₂O₃ NS (γ-Ga₂O₃@C NS) electrode exhibited a specific capacity of 598 mAh g^-1 at 200 cycles, at a current density of 0.5 A g^-1, higher than that of γ-Ga₂O₃ NSs (60 mAh g^-1). Furthermore, a specific capacity of 100 mAh g^-1 at 5 A g^-1 was achieved owing to the low charge transfer resistance through the carbon layers. This study suggests that two-dimensional γ-Ga₂O₃@C NSs with both large specific area and high charge carrier transport are promising active materials for lithium-ion battery anodes with better electrochemical performance.

• Corrosion Science and Technology
• /
• 제8권2호
• /
• pp.53-61
• /
• 2009

본 연구에서는 강교 도장재료로 사용될 수 있는 에폭시 하도 도료를 도포한 시험편을 촉진시험을 통해 열화시킨 후 도막의 외관 평가 및 EIS에 의한 평가를 실시하고, 그 2가지 방법에 대한 비교 분석을 실시하였다. 화상처리 기법에 의해 구한 총 열화 면적율과 열화도 평점 산정 결과를 상호 비교해 본 결과 녹이 발생한 경우가 그렇지 않은 경우보다 열화도 평점이 높게 나타났다. 이는 강교 도장의 열화도 평가 기준에서 단위 열화 면적율당 부여하는 열화도 평점이 박리의 경우보다 녹의 경우가 더 크기 때문이다. 열화 면적율과 EIS 측정 데이터를 비교해 본 결과 녹의 면적율 약 0.1% 이상, 블리스터링의 면적율 약 3% 이상만 되어도 도막의 임피던스는 약 $10^4{\Omega}{\cdot}cm^2$ 혹은 그 이하로 크게 저하되었다. 2개의 시험편을 제외한 모든 시험편에 대해 전하전달저항(charge transfer resistance, $R_{ct}$)과 이중층 정전용량(double layer capacitance, $C_{dl}$) 값이 나타났으며, 이 결과로부터 이들 시험편들은 도막과 강재 계면에 수분이 축적되어 부식이 진행되고 있음을 알 수 있었다. 열화도 평점과 EIS 측정결과를 상호 비교해 본 결과 저주파수(10 mHz)에서의 임피던스 값이 $10^6{\Omega}{\cdot}cm^2$ 이하로 떨어진 경우는 모두 열화도 평점이 10점 이상으로 나타났으며, NORSOK cyclic test 과정에 의해 열화시킨 경우 열화도 평점이 높지 않음에도 불구하고 임피던스는 가장 낮게 나타났다. 이것은 도장계와 열화조건이 주 시험편과 다르기 때문인 것으로 판단되며, 열화조건이 더 가혹하거나 복합적일 경우 외관 상태에 비해 도막의 저항이 더 크게 저하될 가능성이 있다고 생각된다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제18권9호
• /
• pp.1680-1688
• /
• 2004

The information indicating device plays an important part in the information times. Recently, the classical CRT (Cathod Ray Tube) display is getting transferred to the LCD (Liquid Crystal Display) one which is a kind of the FPDs (Flat Panel Displays). The OLED (Organic Light Emitting Diodes) display of the FPDs has many advantages for the low power consumption, the luminescence in itself, the light weight, the thin thickness, the wide view angle, the fast response and so on as compared with the LCD one. The OLED has lately attracted considerable attention as the next generation device for the information indicators. And also it has already been applied for the outside panel of a mobile phone, and its demand will be gradually increased in the various fields. It is manufactured by the vapor deposition method in the vacuum state, and the uniformity of thin film on the substrate depends on the temperature distribution in the point-cell source. This paper describes the basic concepts that are obtained to design the point-cell source using the computational temperature analysis. The grids are generated using the module of AUTOHEXA in the ICEM CFD program and the temperature distributions are numerically obtained using the STAR-CD program. The temperature profiles are calculated for four cases, i.e., the charge rate for the source in the crucible, the ratio of diameter to height of the crucible, the ratio of interval to height of the heating bands, and the geometry modification for the basic crucible. As a result, the blowout phenomenon can be shown when the charge rate for the source increases. The temperature variation in the radial direction is decreased as the ratio of diameter to height is decreased and it is suggested that the thin film thickness can be uniformed. In case of using one heating band, the blowout can be shown as the higher temperature distribution in the center part of the source, and the clogging can appear in the top end of the crucible in the lower temperature. The phenomena of both the blowout and the clogging in the modified crucible with the nozzle-diffuser can be prevented because the temperature in the upper part of the crucible is higher than that of other parts and the temperature variation in the radial direction becomes small.

• The Korean Journal of Ceramics
• /
• 제4권2호
• /
• pp.95-98
• /
• 1998

We have developed new type of superconducting-superionic conducting nanohybrids, $Ag_xI_wBi_2Sr_2Ca_{n-1}Cu_nO_y$ (n=1 and 2) by applying the chimie douce reaction to the superconducting Bi-based cuprates. These nanohybrids can be achieved by the stepwise intercalation whereby the $Ag^+$ ion is thermally diffused into the pre-intercalated iodine sublattice of $IBi_2Sr_2Ca_{n-1}Cu_nO_y$. According to the X-ray diffraction analysis, the Ag-I intercalates are found to have an unique heterostructure in which the superionic conducting Ag-I layer and the superconducting $IBi_2Sr_2Ca_{n-1}Cu_nO_y$ layer are regularly interstratified with a remarkable basal increment of ~7.3$\AA$. The systematic XAS studies demonstrate that the intercalation of Ag-I accompanies the charge transfer between host and guest, giving rise to a change in hole concentration of $CuO_2$ layer and to a slight $T_c$ change. The Ag K-edge EXAFS result reveals that the intercalated Ag-I has a $\beta$-AgI-like local structure with distorted tetrahedral symmetry, suggesting a mobile environment for the intercalated $Ag^+$ ion. In fact, from ac impedance analyses, we have found that the Ag-I intercalates possess a fast ionic conductivity ($\sigma_i=10^{-1.4}\sim 10^{-2.6}\Omega^{-1}\textrm{cm}^{-1}\;at\;270^{\circ}C$ with an uniform activation energy ($\DeltaE_a=0.22\pm 0.02$ eV). More interesting finding is that these intercalates exhibit high electronic conducting as well as ionic ones ($t_i$=0.02~0.60) due to their interstratified structure consisting of superionic conducting and superconducting layers. In this respect, these new intercalates are expected to be useful as an electrode material in various electrochemical devices.

• 분석과학
• /
• 제7권3호
• /
• pp.361-369
• /
• 1994

가벼운 란탄족 이온($La^{3+}$, $Pr^{3+}$, $Nd^{3+}$, $Sm^{3+}$ 및 $Eu^{3+}$)의 전기화학적 거동을 acetonitrile(An), N, N-dimethylformamide(DMF)에서 직류 및 펄스차이 폴라로그래피와 순환 전압-전류법으로 연구하였다. $La^{3+}$, $Pr^{3+}$ 및 $Nd^{3+}$은 0.1M TEAP 지지 전해질에서 3전자 비가역반응으로 금속으로까지 환원되었으며, $Sm^{3+}$과 $Eu^{3+}$는 2단계 환원으로 진행되었다. 순환 전압-전류법의 결과에서 $Sm^{3+}$과 $Eu^{3+}$의 첫 단계 환원반응은 유사가역적 반응이었으며, 두 번째 단계의 환원은 비가역반응이었다. 펄스차이 폴라로그래피의 환원봉우리전류는 주사속도가 느리고 농도가 짙을수록 흡착특성을 크게 나타냈다. AN 용매에서 물의 부피가 증가할수록 가벼운 란탄족 이온의 환원전위는 음전위 방향으로 이동하였으며 환원전류는 감소하였다. DMF 용매에서는 물의 부피비가 증가할수록 양전위 방향으로 이동하였으며 환원전류는 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제40권6호
• /
• pp.729-734
• /
• 2002

본 연구에서 PSS로 도핑된 EB와 LEB 형태의 폴리아닐린 필름을 ITO전극위에 m-cresol, chloroform 혼합용액을 도포시켜 제조하였다. UV 실험결과로부터 m-cresol에 의한 이차 도핑 효과를 확인 할 수 있었으며, m-cresol의 양이 증가할수록 폴리아닐린 필름의 전도도는 증가하였다. 이차도핑에 의한 전도도 향상은 제조된 폴리아닐린과 m-cresol의 상호작용에 의한 것으로 판단된다. 폴리아닐린의 전기화학적 실험결과 LEB로 제작된 폴리아닐린 전극의 산화 환원 피크 전류는 EB로 제작된 폴리아닐린 전극보다 더 크고 가역적인 것을 CV를 통해 구할 수 있었다. 또한 전하전달 저항은 m-cresol의 양이 증가할수록 감소하였으며, LEB/PSS 전극의 전하 전달 저항 값이 EB/PSS 전극보다 작았다. 이것은 CV에서 얻은 경향과 일치하였다. 제조된 폴리아닐린 전극 모두 이중층 용량과 용액저항은 일정하였으며, 용액저항은 주파수에 무관한 인자임을 알 수 있었다. 또한 PSS로 도핑된 폴리아닐린은 가상적인 n형 전도성 고분자의 특성을 나타내었다.