• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.182-188
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• 2017

본 연구에서는 고분자 전해질 연료전지(PEFC)의 전해질막의 화학적 안정성의 향상을 위하여 3-mercaptopropyl silica gel (3MPTSG)과 poly(arylene ether sulfone)(SPAES)을 이용하여 복합막을 제조하였다. 일반적으로 방향족 탄화수소계 고분자막은 전극 부분에서 발생한 라디컬에 의한 고분자 산화가 일어나 내구성이 감소하게 되는데 이는 대부분 주쇄에 포함된 에테르 기 부분의 취약성으로 발생한다. 본 연구에서는 이러한 라디칼에 의한 고분자 주쇄의 산화를 방지하기 위해 친수성의 무기물 입자를 도입하여 이온전도도 감소율을 최소화하고 산화안정성을 높이고자 하였다. 복합막들의 물성 및 전기화학적 특성을 평가하기 위해 접촉각, FT-IR, 이온전도도, 이온교환용량(IEC), 함수율, 열안정성 등을 수행하였다. 실리카의 함량이 0에서 0.5%까지 증가함에 따라 이온전도도 및 함수율은 각각 10% 감소한 0.076 S cm-1 및 16% 감소한 24.6 wt%이었으나, 산화안정성은 10% 향상되었다.

• Elastomers and Composites
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• 제50권2호
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• pp.110-118
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• 2015

In this study, diethylaminoethyl methacrylate-styrene-butadiene terpolymer (DEAEMA-SBR), in which diethylaminoethyl methacrylate (DEAEMA) was introduced to the SBR molecule as a third monomer, was synthesized by cold emulsion polymerization. It is expected that amine group introduced to a rubber molecule would improve dispersion of silica by the formation of hydrogen bond (or ionic coupling) between the amine group and silanol groups of silica surface. The chemical structure of DEAEMA-SBR was analyzed using proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (H-NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), gel permeation chromatography (GPC) and differential scanning calorimetry (DSC). Then, various properties of DEAEMA-SBR/silica composite such as crosslink density, bound rubber content, abrasion resistance, and mechanical properties were evaluated. As a result, bound rubber content and crosslink density of DEAEMA-SBR/silica compound were higher than those of the SBR 1721 composite. Abrasion resistance and moduli at 300% elongation of the DEAEMA-SBR/silica composite were better than those of SBR 1721 composite due to the high bound rubber content and crosslink density. These results are attributed to high affinity between DEAEMA-SBR and silica. The proposed study suggests that DEAEMA-SBR can help to improve mechanical properties and abrasion resistance of the tire tread part.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.416-421
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• 2023

Multifunctional composite materials capable of both load-carrying and energy functions are promising innovative candidates for the advancement of contemporary technologies owing to their relative feasibility, cost-effectiveness, and optimized performance. Carbon fiber (CF)-based structural batteries utilize the graphitic inherent structure to enable the employment of carbon fibers as electrodes, current collectors, and reinforcement, while the matrix system is an ion-conduction and load transfer medium. Although it is possible to enhance performance through the modification of constituents, there remains a need for a systematic design methodology scheme to streamline the commercialization of structural batteries. In this work, a bi-phasic epoxy-based ionic liquid (IL) modified structural battery electrolyte (SBE) was developed via thermally initiated phase separation. The polymer's morphological, mechanical, and electrochemical characteristics were studied. In addition, the interfacial shear strength (IFSS) between CF/SBE was investigated via microdroplet tests. The results accentuated the significance of considering IFSS and matrix plasticity in designing composite structural batteries. This approach is expected to lay the foundation for realizing smart structures with optimized performance while minimizing the need for extensive trial and error, by paving the way for a streamlined computational design scheme in the future.

• 전기화학회지
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• 제25권3호
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• pp.105-112
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• 2022

전고체전지의 상용화를 위해서는 상온에서 작동이 가능한 고체전해질 개발이 필수적이며 이온전도도가 높은 물질을 채택하여 전고체전지를 제조해야 한다. 따라서, 기존의 옥사이드 계열의 고체의 이온전도도를 높이기 위하여 이종원소가 도핑된 Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO)를 필러소재(Al, Nb-LLZO)로 사용하였으며, 상온에서 작동이 가능하도록 Poly(ethylene oxide)/Poly(propylene carbonate) (PEO/PPC) 기반의 가넷형 무기계 고체고분자 전해질을 제조하였다. 이원금속 원소를 도핑한 가넷형 무기계 필러와 PEO/PPC (1:1 비율로 섞인) 고분자를 1:2.4의 비율로 균일하게 교반하여 전해질을 합성해 상온과 60 ℃에서 전고체 전지의 전기학적 성능을 분석하였다. 제조한 복합 전해질은 이원금속의 도핑으로 인하여 이온전도도가 향상되었으며, PEO 단독으로 사용하는 전해질보다 PPC를 1:1로 첨가하였을 때 이온전도도 향상을 도와 60 ℃ 뿐만 아니라 상온에서 전고체 전지의 용량과 용량 유지율이 개선되었음을 확인하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.27-39
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• 2005

In the recent design of high ductile fiber-reinforced ECC (engineered cementitious composite), optimizing both processing and mechanical properties for specific applications is critical. This study presents an innovative method to develop new class ECCs, which possess the different fluid properties to facilitate diverse types of processing (i.e., self-consolidating or shotcrete processing) while maintaining ductile hardened properties. In the material design concept, we employ a parallel control of fresh and hardened properties by using micromechanics and cement rheology. Control of colloidal interaction between the particles is regarded as a key factor to allow the performance of the specific processing. To determine how to control the particle interactions and the viscosity of cement suspension, we first introduce two chemical admixtures including a highly charged polyelectrolyte and a non-ionic polymer. Optimized mixing steps and dosages we, then, obtained within the solid concentration predetermined based on micromechanical principle. Test results indicate that the rheological properties altered by this approach were revealed to be highly effective in obtaining the desired function of the fresh ECC, allowing us to readily achieve hardened properties, represented by pseudo strain-hardening behavior in uniaxial tension.

• 전기화학회지
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• 제19권4호
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• pp.123-128
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• 2016

본 연구에서는 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-HFP)를 나노 크기의 $Al_2O_3$ 세라믹입자와 혼합하여 전기방사법으로 복합 겔 고분자 전해질을 제조하였다. $Al_2O_3$ 세라믹입자를 혼합한 복합 겔 고분자 전해질의 이온전도도는 $9.5{\times}10^{-2}Scm^{-1}$로, 순수한 PVdF-HFP 겔 고분자 전해질보다 높은 이온전도도를 나타내며 전기화학적 안정성도 5.2 V까지 개선하였다. 전기화학적 성능을 분석하기 위해서 $LiNi_{1/3}Mn_{1/3}Co_{1/3}O_2$ (NMC)양극과 함께 전지로 제작되었으며 순수 겔 고분자 전해질과 복합 겔 고분자 전해질 셀은 0.1C-rate에서 각각 $168.2mAh\;g^{-1}$과 $189.6mAh\;g^{-1}$의 방전 용량을 가지며 우수한 수명 특성을 보여 주었다. 따라서 고유전율 세라믹 입자의 복합화는 리튬 이온 겔 고분자 전지의 안정성과 전기화학적 특성을 향상시키는 좋은 대안이 될 것으로 판단된다.

• 세라미스트
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• 제23권1호
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• pp.16-26
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• 2020

Recently, polymer-metal composite (IPMC)-based ionic artificial muscle has been drawing a huge attention for its excellent soft actuator performance having outstanding soft actuator performance with efficient conversion of electrical energy to mechanical energy under low working voltage. In addition, light, flexible and soft nature of IPMC and high bending strain response enabled development of versatile sensor application in association with soft actuator. In this paper, current issues of IPMC were discussed including standardizing preparation steps, relaxation under DC bias, inhibiting solvent evaporation, and improving poor output force. Solutions for these drawbacks of IPMC have recently been suggested in recent studies. After following explanation of the IPMC working mechanism, we investigate the main factors that affect the operating performance of the IPMC. Then, we reviewed the optimized IPMC actuator fabrication conditions especially for the preparation process, additive selection for a thicker membrane, water content, solvent substitutes, encapsulation, etc. Lastly, we considered the pros and cons of IPMCs for sensor application in a theoretical and experimental point of view. The strategies discussed in this paper to overcome such deficiencies of IPMCs are highly expected to provide a scope for IPMC utilization in soft robotics application.

• Composites Research
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• 제18권5호
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• pp.34-39
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• 2005

단일벽 탄소나노튜브와 전기전도성 폴리머로 구성된 복합재 엑츄에이터의 변형율-전압간의 관계식이 유도되었으며, 얇은 복합재 필름 형태의 엑츄에이터의 전기기계적인 작동을 수식화하기 위해서 전기화학적 이온 접근법을 사용하였다. 이 방법은 엑츄에이터의 작동에 대한 이해를 쉽게 할 수 있다. 실험결과와 계산결과는 잘 일치한다. 이상적으로 잘 배열된 단일벽 탄소나노튜브 엑츄에이터는 좋은 반응특성과 작동력을 나타내었다. 작동변위는 나노튜브와 기지인 폴리머의 영향을 받으며, 단일벽 탄소나노튜브는 양의 전압에서는 기지를 보강하며 음의 전압에서는 기지를 수축하게 하는 영향을 미친다. 나노튜브의 배열을 곧게하고, 적절한 전해질과 전압을 선택하면 엑츄에이터의 성능을 최적화시킬 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.914-916
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• 2013

재생에너지는 주변 환경으로부터 다양한 방법으로 다양한 형태로 획득 하는 에너지이다. 최근 기능성 고분자 복합물(EAP)을 활용하여 압력이나 진동 등의 물리적 에너지를 전기 에너지로 전환 저장, 활용하는 집전 기술이 주목 받고 있다. EAP의 한 종류인 IPMC(Ionic exchange Polymer Composite)는 친수성 특성을 가지고 있어 해양 발전 플랜트 에너지원으로 연구가 진행중이다. IPMC를 활용한 해양 발전 플랜트 연구는 시간적 제약이 없어 실시간으로 IPMC에서 생성되는 전력을 측정 할 수 있는 시스템이 필요하며, 해상에 떠있는 발전 플랜트 특성상 유선을 통한 전력 측정 시스템 구동 및 데이터 전송이 어려워 자가 발전 및 무선 데이터 전송 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 IPMC 해양 발전 플랜트의 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 다수의 IPMC 발전 플랜트에 대한 개별적인 전류/전압 측정 시스템을 구축하고 이를 CAN 통신을 활용하여 메인 시스템에 모든 정보를 수집 및 무선 통신으로 데이터 전송이 이루어지도록 하며, 태양광을 이용하여 자가 발전시스템을 구축하여 외부의 공급전력 없이 실시간으로 측정시스템이 구동 할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.361-367
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• 2018

본 연구에서는 polyvinylidene fluoride (PVDF) 중공사막을 지지체로 한 저압용 나노복합막을 제조하였다. Poly styrene sulfonic acid (PSSA)와 polyethyleneimine (PEI)을 layer-by-layer 및 염석 효과 방식으로 지지체막에 코팅하였다. 막의 투과도와 염 배제율 성능을 알아보고자 NaCl, $MgCl_2$, $CaSO_4$ 100 mg/L수용액을 1 L/min의 유량으로, 2 bar의 압력을 상온에서 가해주었다. 20,000 ppm의 PSSA (이온세기 1.0)용액에 3분, 30,000 ppm (이온세기 0.1)용액에 1분 코팅한 막이 가장 우수하였다. 투과도와 염 배제율은 NaCl 공급액에서는 38.5 LMH, 57.1%, $MgCl_2$는 37.9 LMH, 90.2%, $CaSO_4$는 32.4 LMH, 54.6%로 각각 측정되었다.