• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.80-85
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• 2022

본 연구에서는 항공기 방빙을 위해서 탄소계 소수성 입자인 탄소나노튜브의 코팅 횟수에 따른 테프론-폴리우레탄 탑코트의 나노입자 부착력과 표면 소수성 특성을 평가하기 위하여 실험을 진행하였다. 나노입자 부착력을 측정하기 위해서 인발접착시험을 진행하였고, 표면소수성 특성을 측정하기 위해서 정적접촉각 시험과 거칠기 평가를 진행하였다. 거칠기평가를 통하여 탄소나노튜브가 테프론-폴리우레탄 탑코트에 함침된 정도를 할 수 있었고, USB-현미경을 통하여 테프론-폴리우레탄 탑코트에 탄소나노튜브가 함침 및 분산정도를 확인하였다. 그 결과 코팅횟수가 많을수록 탄소나노튜브가 응집되고 이에 의하여 접착력이 감소한다는 것을 확인하였다. 실험결과 코팅 횟수에 따라 테프론-폴리우레탄의 소수성은 커지고 접착력은 감소하였다. 그로 인해 테프론-폴리우레탄 탑코트 와의 접착력 향상과 최적화된 소수성을 가지는 탄소나노튜브의 코팅횟수를 파악할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.357-363
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• 2015

타이어 라벨링제 도입으로 인한 친환경 타이어 개발의 요구로 타이어산업에서 사용되고 있는 기존 산화아연의 문제점 개선을 위하여 나노산화아연과 나노기공 실리카와의 복합체 합성에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 타이어의 트레드(tread) 부분에 적용될 기존의 고무 보강재인 카본블랙을 대체하기 위한 실리카와 나노산화아연의 복합체를 합성하기 위하여, 일정량의 나노기공 실리카를 함유하고 재질 상으로는 나노기공 실리카와 산화아연을 물리적 결합을 통하여 hysteresis 손상을 줄이면서 트레드의 탄성을 증대시키기 위해 내마모성능의 향상을 목표로 실험을 진행하였다. 이를 위하여 복합체와 고무 조성물과의 컴파운딩 시 낮은 활성도와 분산안정성 저하의 문제점 개선하고자 숙성시간(Aging time)과 몰 비 그리고 반응물의 반응 순서에 따라 미치는 영향에 대해 조사하였다. 0.03몰 비의 산화아연과 숙성기간 10일의 조건의 실리카에서 가장 작은 평균입도(약 50.5 nm)와 안정적인 분산성을 보였고, 약 $649m^2/g$의 높은 비표면적을 나타내었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제31권1호
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• pp.16-22
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• 2024

Composite-based piezoelectric devices are extensively studied to develop sustainable power supply and self-powered devices owing to their excellent mechanical durability and output performance. In this study, we design a lead-free piezoelectric nanocomposite utilizing (Ba_0.85 Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃ (BCTZ) nanomaterials for realizing highly flexible energy harvesters. To improve the output performance of the devices, we incorporate porous BCTZ nanowires (NWs) into the nanoparticle (NP)-based piezoelectric nanocomposite. BCTZ NPs and NWs are synthesized through the solid-state reaction and sol-gel-based electrospinning, respectively; subsequently, they are dispersed inside a polyimide matrix. The output performance of the energy harvesters is measured using an optimized measurement system during repetitive mechanical deformation by varying the composition of the NPs and NWs. A nanocomposite-based energy harvester with 4:1 weight ratio generates the maximum open-circuit voltage and short-circuit current of 0.83 V and 0.28 ㎂, respectively. In this study, self-powered devices are constructed with enhanced output performance by using piezoelectric energy harvesting for application in flexible and wearable devices.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.232-238
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• 2015

본 연구에서는 탄소 나노복합재료 수지의 분산도를 평가하기 위해 전기저항 측정방법을 활용한 평가 예측 연구를 시도하였다. 탄소 나노복합재료 수지을 탄소섬유 토우에 떨어뜨려 탄소섬유의 배열 변화에 따른 전기저항 변화도를 이용하여 분산도를 평가하였다. 분산도가 균일한 탄소 나노복합재료 수지의 상태는 섬유 토우의 배열을 변화시키더라도, 섬유들 사이에 CNT의 영향으로 전기적 접촉면을 생성시켜 비교적 낮은 전기저항 변화도를 나타낸다. 그러나 불균일한 나노입자 분산상태의 수지는 탄소섬유 토우의 필터링 현상에 나노입자와 에폭시가 분리되었다. 탄소섬유의 전기저항 변화도는 크게 변화되며, 이러한 전기저항 변화도의 크기차이를 이용하여 분산도를 분석할 수 있었다. 나노복합재료 수지 적용 섬유강화 복합재료의 ILSS 측정 결과와 전기저항 측정법을 이용한 분산도 평가 결과간의 상관관계를 비교하였다. 균일한 분산도 상태의 나노복합수지를 이용한 경우가 섬유강화 복합재료화 하였을 경우 우수한 계면 특성을 확인하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제60권11호
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• pp.27.1-27.8
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• 2018

Background: Enteric methane ($CH_4$) accounts for about 70% of total $CH_4$ emissions from the ruminant animals. Researchers are exploring ways to mitigate enteric $CH_4$ emissions from ruminants. Recently, nano zinc oxide (nZnO) has shown potential in reducing $CH_4$ and hydrogen sulfide ($H_2S$) production from the liquid manure under anaerobic storage conditions. Four different levels of nZnO and two types of feed were mixed with rumen fluid to investigate the efficacy of nZnO in mitigating gaseous production. Methods: All experiments with four replicates were conducted in batches in 250 mL glass bottles paired with the ANKOM$^{RF}$ wireless gas production monitoring system. Gas production was monitored continuously for 72 h at a constant temperature of $39{\pm}1^{\circ}C$ in a water bath. Headspace gas samples were collected using gas-tight syringes from the Tedlar bags connected to the glass bottles and analyzed for greenhouse gases ($CH_4$ and carbon dioxide-$CO_2$) and $H_2S$ concentrations. $CH_4$ and $CO_2$ gas concentrations were analyzed using an SRI-8610 Gas Chromatograph and $H_2S$ concentrations were measured using a Jerome 631X meter. At the same time, substrate (i.e. mixed rumen fluid+ NP treatment+ feed composite) samples were collected from the glass bottles at the beginning and at the end of an experiment for bacterial counts, and volatile fatty acids (VFAs) analysis. Results: Compared to the control treatment the $H_2S$ and GHGs concentration reduction after 72 h of the tested nZnO levels varied between 4.89 to 53.65%. Additionally, 0.47 to 22.21% microbial population reduction was observed from the applied nZnO treatments. Application of nZnO at a rate of $1000{\mu}g\;g^{-1}$ have exhibited the highest amount of concentration reductions for all three gases and microbial population. Conclusion: Results suggest that both 500 and $1000{\mu}g\;g^{-1}$ nZnO application levels have the potential to reduce GHG and $H_2S$ concentrations.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1197-1205
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• 2018

자외선차단 화장품은 기능성 화장품 중의 하나로서, 유 무기 자외선차단물질이 함유되어 있다. 무기계 자외선차단제는 주로 산화아연, 이산화티탄 등이 있다. 무기계 자외선차단제는 입자의 지름이 60 ~ 100 nm로 자외선 A, B의 차단능이 좋은 것으로 알려져 있다. 또한자외선을 포함한 태양광선에 대해 비활성이 크고 안전성이 우수하다. 그리고 유기계 자외선차단제처럼 피부에 흡수 또는 축적되지 않으므로 피부자극이나 알레르기를 유발하지 않는다. 본 연구에서는 판상 무기안료인 마이카, 자외선차단 효과를 갖는 이산화티탄 나노입자, 소수성 실리카를 각각 계면활성제로 표면처리 하였고, 각 물질의 전하 차이에 따른 비화학적인 상호 인력 작용에 의해 마이카에 이산화티탄 나노입자, 실리카를 물리적으로 흡착시켰다. 이후, 소수성 표면처리제인 실란을 표면처리 하여 소수성을 갖는 자외선 차단 판상 마이카 복합체를 제조하였다. 자외선 차단 판상 마이카 복합체는 일반적인 나노입자 이산화티탄의 응집성을 개선하고 균일한 분산에 따른 자외선차단 효과가 증대되었으며, 소수성으로 표면처리를 하여 화장품 제형에서의 분산안정성을 크게 개선할 수 있었다. 안료의 표면전하는 제타전위로 평가하였으며, 제조된 자외선차단 마이카 복합체의 특성 평가는 FE-SEM, XRD, FT-IR, UV-VIS 등으로 확인하였다.

• 공업화학
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• 제22권6호
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• pp.610-616
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• 2011

패키징 소재로의 응용을 위한 자외선 경화형 폴리우레탄 아크릴레이트/ZnO 나노복합필름을 ZnO의 함량을 달리하여 제조하였다. ZnO 함량을 달리하여 제조한 필름의 특성을 살펴보기 위하여 FTIR, WAXD, SEM, DSC, OTR, UV/VIS 그리고 antimicrobial test를 수행하였다. FTIR과 SEM결과는 PUA와 ZnO 나노입자 사이에 화학적 결합이나 상호작용이 약한 것을 확인할 수 있었으며, 이로 인해 무기 필러인 ZnO를 첨가하더라도 열적 특성의 향상을 나타내지 않는 것을 확인하였다. 그러나 ZnO 나노입자의 함량 증가에 따라 자외선 차단성과 항균성이 크게 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 산소 투과도는 ZnO의 함량이 증가함에 따라 $2005cc/m^2/day$에서 $150cc/m^2/day$로 크게 감소하였으며, 패키징 응용을 위한 차단성 필름으로서 응용 가능성이 높다는 것을 확인하였다. 이러한 PUA/ZnO 필름의 물성은 무기필러의 분산상태와 필름의 모폴로지에 크게 관계가 있는 것을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제33권1호
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• pp.34-39
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• 2024

Energy harvesting technology that converts the wasted energy resources into electrical energy is emerging as a semipermanent power source for self-powered electronics and wireless low-power sensor systems. Among the various energy conversion techniques, flexible piezoelectric energy harvesters (f-PEHs), using materials with piezoelectric effects, have attracted significant interest because they can harvest a small mechanical energy into electrical signals without constraints of time and space in various environments. In this study, we used a flexible piezoelectric composite film fabricated by dispersing BaHf_xTi_(1-x)O₃ (x = 0, 0.01, 0.05, 0.1) piezoelectric powders inside a polymeric matrix to facilitate f-PEHs. The fabricated f-PEH with optimal Hf contents (x = 0.05) generated a maximum output voltage of 0.95 V and current signal of 130 nA with stable electrical/mechanical disabilities under periodically bending deformations. In addition, we demonstrated a cantilever-type f-PEH and investigated its potential as a sensor by characterizing the output performance under mechanical vibrations at various frequencies. This study provides the breakthrough for realizing self-powered energy harvesting and sensing systems by adopting the lead-free piezoelectric composites under vibrational environments.

• Composites Research
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• 제37권3호
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• pp.209-214
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• 2024

그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO)는 높은 강성, 열전도도 및 전기전도도를 가지고 있기 때문에 나노복합재료의 강화재로 적용되고 있다. 본 연구는 GO와 측면 부분에만 수산화기로 치환된 GO (E-GO)를 에폭시 나노복합재료에 적용하여 기계적 물성을 평가하였다. 초음파 분산법을 통하여 에폭시 수지에 GO/E-GO를 균일하게 분산시켰고, 인장 시험을 통하여 기계적 물성을 평가하였다. 나노입자를 첨가함에 따라 인장강도와 인성이 높아지는 것을 확인하였다. 나노 입자를 첨가하지 않은 에폭시의 인장강도는 74.4 MPa이고, E-GO를 0.3 wt% 첨가되었을 때 90.7 MPa로 가장 높은 인장강도 값을 나타내었다. 모듈러스 또한 2.55 GPa에서 나노입자의 첨가에 따라 3.53 GPa까지 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전계방사 주사전자현미경을 통하여 파단면을 관찰하였을 때 균열의 성장이 나노 입자에 의하여 저지되며 파단까지 이어지지 못하고, 여러 방향으로 나뉘는 현상을 보였다. 측면 부분에만 표면처리가 일어난 E-GO에서는 높은 분산도와 표면처리에 의하여 GO보다 높은 기계적 물성을 보였다. 이러한 결과를 통하여 고성능 나노복합재료의 개발을 위하여 나노 입자의 표면처리의 중요성을 확인할 수 있다.