Ion-exchange membrane (IEM), is a key component that determines the performance of the electro-membrane processes. In this review, the latest research trends in improving the performance of IEMs used in various electro-membrane processes through modification using carbon-based and metal-based nanomaterials are investigated. The nanomaterials can be introduced into IEMs through various methods. In particular, carbon-based nanomaterials can strengthen their interaction with polymer chains by introducing additional functional groups through chemical modification. Through this, not only can the ion conductivity of IEM be improved, but also the permselectivity can be improved through the sieving effect through the layered structure. Meanwhile, metal-based nanomaterials can improve permselectivity through sieving properties using the difference in hydration radius between target ions and excluded ions within a membrane by using the property of having a layered or porous structure. In addition, depending on the characteristics of the binder used, ion conductivity can be improved through interaction between nanomaterials and binders. From this review, it can be seen that the properties of IEMs can be effectively controlled using carbon-based and metal-based nanomaterials and that research on this is important to greatly improve the performance of the electro-membrane process.
Seung-Jun Yeo;Hae-Reum Shin;Woo-Seung Noh;Man-Tae Kim
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_3
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pp.1297-1303
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2023
Research on enhancing the mechanical strength, lightweight properties, electrical conductivity, and thermal conductivity of composite materials by incorporating nano-materials is actively underway. Thermoplastic resins can change their form under heat, making them highly processable and recyclable. In this study, Polyamide-Nylon 6 (PA6), a thermoplastic resin, was utilized, and as reinforcing agents, fused carbon nano-materials (FCN) formed by structurally combining Carbon Nanotube(CNT) and Graphene were employed. Nano-materials often face challenges related to cohesion and dispersion. To address this issue, Silane functional groups were introduced to enhance the dispersion of FCN in PA6. The manufacturing conditions for the composite materials involved determining the use of a dispersant and varying FCN content at 0.05 wt%, 0.1 wt%, and 0.2 wt%. Tensile strength measurements were conducted, and FE-SEM analysis was performed on fracture surfaces. As a result of the tensile strength test, it was confirmed that compared to pure PA6, the strength of the polymer composite with a content of 0.05 wt% was improved by about 60%, for 0.1 wt%, about 65%, and for 0.2 wt%, the strength was improved by 50%. Also, when compared according to the content of FCN, the best strength value was shown when 0.1 wt% was added. The elastic modulus also showed an improvement of about 15% in the case of surface treatment compared to the case without surface treatment, and an improvement of about 70% compared to pure PA6. Through FE-SEM, it was confirmed that the matrix material and silane-modified nanomaterial improved the dispersibility and bonding strength of the interface, helping to support the load evenly and enabling effective stress transfer.
Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
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v.30
no.3
s.151
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pp.386-395
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2006
Chitosan, a natural polymer has been used to nonwoven fabrics based polypropylene for sanitary top sheets. The changes in mechanical properties relating to the surface structure of functionally improved nonwoven fabrics were investigated with respect to the molecular weight and concentration of chitosan that was used. Low molecular weight(LMW) chitosan treated fabric was found to be evenly coated on the fabrics. It was shown that the bending and shearing characteristics of chitosan treated fabrics increased, which helped to make it stronger and harder, while shape stability improved following treatment using high molecular weight(HMW) chitosan. And the surface structure of treated fabrics was smooth and the sensitivity of its bulk improved somewhat. The treated fabrics were not overly stiff because the increase in Koshi value was not considerable compared to that of the bending characteristics. In the change of hand value relating to chitosan treated fabrics, THV generally improved. In the case of a 0.5$\%$ chitosan, HMW chitosan treated fabrics produced better THV than LMW chitosan treated fabrics. However, in the case of a 1.0$\%$ chitosan, THV of LMW chitosan treated fabrics produced outstanding results.
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.37
no.4
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pp.337-345
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2011
In this report, we have investigated the functional properties change of phytochemicals by the encapsulation using water soluble host, ${\beta}$-cyclodextrin. The cream, shampoo, bodywash, and hair tonic containing phytochemical supramolecules were produced by mixing the surfactants, fragrances and the oriental herbal extracts encapsulated with ${\beta}$-cyclodextrin. Shampoo and bodywash including the encapsulated phytochemicals exhibited anti-growth activity against Gram (+) and Malassezia furfur which is known to cause dandruff. In cytotoxicity test against HDF (human dermal fibroblast), we could not detect any toxicity when the supramolecules content was less than 1 mg/mL. Our results suggest that the supramolecule of ${\beta}$-cyclodextrin with phytochemicals could be a safe anti-bacterial agent for cosmeceuticals.
Kim, Il Hyoung;Ji, Eun Hee;Rhim, Ji Won;Cheong, Seong Ihl
Membrane Journal
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v.22
no.4
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pp.272-279
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2012
The neutral polymer, poly (vinyl alcohol) (PVA), was coated onto polyamide (PA) thin film composite reverse osmosis (RO) membranes. And then these membranes were investigated for the model foulants, bovine serum albumin (BSA), humic acid (HA), and sodium alginate (SA) whether there are aome improvement. As the operating pressure increased with 2, 4, 8 atm for BSA, HA and SA 100 ppm in feed solution, the fouling phenomena was worse for both none and PSSA coated membranes. The fouling occurred in the sequence of BSA > HA > SA due to the interactions between PVA snd functional groups of foulants, and on the other hand the fouling reduction was observed in the order of HA > BSA > SA. The observation of scanning electron microscopy photographs showed the same trend. As a result, there should be the improvement of fouling phenomena for the PVA coated RO membranes and the case of HA was shown distinct.
Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles
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v.32
no.12
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pp.1848-1856
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2008
In order to enhance the functionality of a cotton fabric actually used as the clothing material for patients, the fabrics are treated with chitosan/nanosilver mixed solution. The nanosilver has excellent biocompatibility, not causing an environmental pollution as a natural polymer, provides expectation of an additional performance, does not harm human beings, and shows a strong antibacterial activity even in a small amount, and supplements chitosan, which is disadvantaged if used alone for fabric treatment. This study evaluates functional improvement of the clothing material for patients and observes through hygienic characteristics which are the most important function. In antibacterial activity of the fabrics treated with chitosan/nanosilver mixed solution against Staphylococcus aureus, higher ratio of chitosan was observed to achieve better antibacterial activity. In antibacterial activity against Klebsiella pneumoniae, higher ratio of nanosilver was observed to achieve better activity. Regarding laundry durability of antibacterial activity after repeated laundering, activity against Staphylococcus aureus was little reduced, but was greatly lowered against Klebsiella pneumoniae. Deodorization activity was excellent as the mixed ratio of chitosan was increased, and air permeability, moisture permeability and moisture regain were reduced as the mixed ratio of nanosilver was increased.
So Hyungsuk;Nah In-Wook;Hwang Kyung-Yub;Shin Hyun Chul;Kim Beom-Suk;Yoo Yeong-Seok
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.10
no.1
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pp.13-17
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2005
Potential for measuring mobile cadmium concentration in sandy soil using polymer magnetic beads with carboxyl groups was investigated. Experiments for extracting cadmium were performed with contaminated soils, de-ionized water and magnetic beads. In this neutral experimental condition, reacting cadmium with magnetic beads indicate total amount of cadmium that can be moved in soil. The results showed that the mobile fraction of cadmium in soil could be combined with magnetic beads in short time. After binding between cadmium and magnetic beads, the beads were separated from soil suspension by outer magnetic force. The bound cadmium was dissolved from magnetic beads by acid solutions, which were then analyzed by atomic absorption spectroscopy (AAS). This method can determine mobile heavy metals in sandy soil effectively than existing method which use pollutant chemicals to environments such as EDTA.
Aceclofenac is an non-steroidal antiinflammatory drug which has been used in the treatment of rheumatoidal rthritis and osteo-arthritis. In order to decrease the gastric ulcerogenic effects and contol the plasma level of aceclofenac, we have developed the transdermal delivery system of aceclofenac plaster, which were formulated employing matrix polymers of acrylates and penetration-enhancers such as $Lauroglycol^{\circledR}$, $Transcutol^{\circledR}$, oleic acid and linoleic acid. Using Franz diffusion cells mounted with a rat skin, transdermal penetration characteristics of the formulations were evaluated by the HPLC assay of aceclofenac and diclofenac, an active metabolite, in the receptor compartment of pH 7.2 phosphate buffered solution. Skin penetration was increased when the content of aceclofenac increased, showing the flux $(J,\;{\mu}g/cm^2/hr)$ of 0.37 and 2.50 for 2% and 6.75% of the content, respectively. The flux$(J,\;{\mu}g/cm^2/hr)$ from plasters made of $Durotak^{\circledR}$ 87-2074, $Durotak^{\circledR}$ 87-2510 and $Durotak^{\circledR}$ 87-2097 were 2.50, 2.77 and 4.39, respectively. $Durotak^{\circledR}$ 87-2074 showed the lowest penetration due to the carboxylic acid group in the polymer, which might form a strong hydrogen bonding with a secondary amine of aceclofenac. Although both $Durotak^{\circledR}$ 87-2510 and $Durotak^{\circledR}$ 87-2097 are amine-resistant adhesives, $Durotak^{\circledR}$ 872510 showed lower penetration than $Durotak^{\circledR}$ 87-2097 because of the hydroxyl group in $Durotak^{\circledR}$ 87-2510, which might form a weak hydrogen bonding with aceclofenac. These results reveal that the functional group in acrylic polymers would greatly affect the release of aceclofenac from the matrix, which is the rate-limiting step in the penetration of aceclofenac through rat skins. The penetration of aceclofenac from plasters using different penetration-enhancers increased in the following order: Transcutol < linoleic acid < oleic acid. And the flux from the plasters containing oleic acid as a penetrationenhancer was 2.22 times greater than that of creams, which suggest that a newly deveolped aceclofenac plaster could be used in the treatment of rheumatoidal arthritis and osteo-arthritis as an advanced transdermal delivery system.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.35
no.3
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pp.702-708
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2018
Hydrogels are natural polymer networks that can contain huge quantities of water and many cosmetical ingredients. Their hydrophilic functional groups creates a matrix, which allows high efficacy in delivering active ingredients into the skin. In industry, hydrating properties and strength of the hydrogels are of great interest in manufacturing hydrogel mask packs. We have used the cellulose in various forms such as powder, cotton fiber and cellulase treated cotton fiber to investigate the property changes of cellulose/hydrogel sheets. When 0.1% and 0.3% of cellulose powder were added to hydrogels, tensile strength of hydrogel sheets were decreased by 10% and 14% respectively. Vise versa, when 0.5 ~ 2 cm of cotton fibers were added, tensile strength of hydrogel sheets were significantly increased by about 20%. The hydrogels which contain cotton fibers also gave an excellent moisturizing effect. Especially cellolose/hydrogels containing cellulase-treated cotton fibers showed the best effect on retaining moisture content increasing upto 380% in comparison with the one containing untreated cotton as well as excellent dispersibility.
Park, Hong-Soo;Kim, Song-Hyoung;Ahn, Sung-Hwan;Yoo, Gyu-Yeol;Hahm, Hyun-Sik
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.24
no.2
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pp.124-139
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2007
In order to obtain the maximum flame retardancy with the minimal deterioration of physical properties of PU flame-retardant coatings, chlorine and phosphorous functional groups were introduced into the pre-polymer of modified polyesters. In the first step, the tetramethylene bis(orthophosphate) (TBOP) and neohexanediol dichloroacetate (DCA-adduct) intermediates were synthesized. In the second step, 1,4-butanediol and adipic acid monomers were polymerized with the two kind of intermediates to obtain copolymer. The modified polyesters containing chlorine and phosphorous (ATBA-10C, -20C, and -30C) were synthesized by adjusting the contents of chlorine compound (dichloroacetic acid, 10, 20, 30 wt%) with fixed the content of phosphorous compound (2 wt%). The PU flame-retardant coatings (TTBAH -10C, -20C, and -30C) were prepared using the synthesized ATBAs and HDI-trimer as curing agent at room temperature. The physical properties of PU flame-retardant coatings with chlorine and phosphorous were inferior to those with phosphorous only and the properties were getting worse with increasing chlorine content. Flame retardancy was tested with three methods. With the vertical method, Complete combustion time of ATBAHs were $259^{\sim}347$ seconds, which means that the prepared coatings are good flame-retardant. With the $45^{\circ}$ Meckel burner method, char lengths of the three prepared coatings were less than 2.9 cm, which indicates that the prepared coatings are 1st grade flame retardancy. With the limiting oxygen index (LOI) method, the LOI values of the three prepared coatings were in the range of $30^{\sim}35%$, which proves good flame retardancy of the prepared coatings. From the results of flame retardancy tests of the specimens that contain the same amounts of flame retarding compounds, it was found that the coatings containing both phosphorous and chlorine show higher flame retardancy than the coatings containing phosphorous alone. This indicates that some synergy effect of flame retardancy exists between phosphorous and chlorine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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