• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.38-45
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• 2020

리튬금속전지(LMB)는 매우 큰 이론 용량을 갖지만 단락(short circuit), 수명 감소 등을 야기하는 덴드라이트(dendrite)가 형성되는 큰 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 poly(dimethylsiloxane) (PDMS)에 graphene oxide (GO) nanosheet를 고르게 분산시킨 PDMS/GO 복합체를 합성하였고 이를 박막 형태로 코팅하여 덴드라이트의 형성을 물리적으로 억제할 수 있는 막의 효과를 이끌어내었다. PDMS의 경우, 그 자체로는 이온 전도체가 아니기 때문에 리튬 이온의 통로를 형성시켜 리튬 이온의 이동을 원활하게 하기 위하여 5wt% 불산(HF)으로 에칭하여 PDMS/GO 박막이 이온전도성을 가질 수 있도록 하였다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 통해 전면 및 단면을 관찰하여 PDMS/GO 박막의 형상을 확인하였다. 그리고 PDMS/GO 박막을 리튬금속전지에 적용하여 실시한 배터리 테스트 결과, 100번째 사이클까지 쿨롱 효율(columbic efficiency)이 평균 87.4%로 유지되었고, 박막이 코팅되지 않은 구리 전극보다 과전압이 감소되었음을 전압 구배(voltage profile)를 통해 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.497-502
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• 2019

금속산화물 나노구조물은 고감도 가스센서 및 대용량의 리튬이온 전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 산화주석(SnO) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 다양한 온도에서 Si 웨이퍼 기판 위에 성장시켰다. 원료물질인 이산화주석($SnO_2$) 파우더를 알루미나 도가니 속에 넣어서 $1070^{\circ}C$에서 기상화시켰으며, 이송가스인 고순도 Ar 가스를 1000 sccm으로 흘려주었다. SnO 나노구조물은 $350{\sim}450^{\circ}C$, 545 Pa 조건에서 30분 동안 Si 기판 위에 성장되었다. 성장된 SnO 나노구조물의 표면형상을 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)과 원자힘 현미경(AFM)으로 조사하였다. 또한 성장된 SnO 나노구조물의 결정학적 특징을 Raman 분광학으로 조사하였다. 그 결과 성장된 산화주석은 SnO 상을 가지고 있었다. 기판의 온도가 증가함에 따라 성장된 SnO 나노구조물의 두께와 결정립의 크기도 $424^{\circ}C$까지는 증가하였다. $450^{\circ}C$에서 성장된 SnO 나노구조물은 복잡한 다결정 형태의 표면형상을 나타내었지만, $350{\sim}424^{\circ}C$ 범위에서 성장된 SnO 나노구조물은 기판에 나란한 형태의 단순한 결정구조를 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제25권6호
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• pp.496-502
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• 2015

촉진수송은 기존의 고분자 막에서는 힘든, 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 기술 중 한 가지이다. 촉진수송 분리막을 이용한 올레핀/파라핀 분리는 기존의 증류공정을 대체할 수 있는 기술로써 많은 관심을 받아왔다. 본 연구에서는 테트라플루오로붕산은/질산알루미늄의 혼합염이 포함된 고분자 블렌드 기반의 촉진수송 올레핀 분리막을 제조하였다. 자유 라디칼중합법을 이용하여 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체를 합성하였다. 또한, 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 매질에 폴리에틸렌옥사이드를 다양한 비율로 혼합하였다. 폴리에틸렌옥사이드를 폴리다이메틸실록세인-g-폴리옥시에틸렌 메타크릴레이트 가지형 공중합체 질량 대비 70%를 혼합하였을 때, 혼합기체 선택도 및 투과도는 5.6 및 10.05 GPU에 도달하였다. 이와 같은 복합막의 올레핀 분리 성능이 향상된 이유는, 분리막에 첨가된 은이온이 올레핀 기체분자의 선택적인 촉진 수송을 하였고, 또한 고투과성의 고분자 블렌드가 사용되었기 때문이다. 또한 은이온의 은나노입자로의 환원을 억제시키는 질산알루미늄의 첨가로 인해 복합막의 장시간 안정도를 향상시킬 수 있었다.

• 공업화학
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• 제19권4호
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• pp.382-387
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• 2008

착체중합법을 이용하여 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 산화물을 합성하였으며, 합성된 분말은 압축 성형 후 $1080^{\circ}C$에서 소결하여 치밀한 페롭스카이트 분리막을 제조하였다. 밀봉 재료로 gold ring, Pyrex ring 및 Pyrex 분말을 사용하여 가스누출 실험을 수행하였다. $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 산소투과량 분석결과 온도가 증가함에 따라 산소투과량은 증가하였고, $900^{\circ}C$에서 $0.74mL/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. $950^{\circ}C$에서 밀봉 재료에 따른 투과 특성 분석 결과, gold ring을 이용할 경우 높은 산소투과량을 보인 반면, Pyrex를 밀봉재로 사용할 경우 낮은 투과량을 보였다. 이는 Pyrex를 밀봉재로 이용할 경우 분리막 표면으로 유리가 침투하여 유효 산소투과면적을 감소시켰기 때문이며, 광화학 현미경 분석으로 Pyrex 유리의 확산 침투를 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.197-210
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• 1999

The hydrogen storage performance and electrochemical properties of $Zr_{1-X}Ti_X(Mn_{0.2}V_{0.2}Ni_{0.6})_{1.8}$(X=0.0, 0.2, 0.4, 0.6) alloys are investigated. The relationship between discharge performance and alloy characteristics such as P-C-T characteristics and crystallographic parameters is also discussed. All of these alloys are found to have mainly a C14-type Laves phase structure by X-ray diffraction analysis. As the mole fraction of Ti in the alloy increases, the reversible hydrogen storage capacity decreases while the equilibrium hydrogen pressure of alloy increases. Furthermore, the discharge capacity shows a maxima behavior and the rate-capability is increased, but the cycling durability is rapidly degraded with increasing Ti content in the alloy. In order to analyze the above phenomena, the phase distribution, surface composition, and dissolution amount of alloy constituting elements are examined by S.E.M., A.E.S. and I.C.P. respectively. The decrease of secondary phase amount with increasing Ti content in the alloy explains that the micro-galvanic corrosion by multiphase formation is little related with the degradation of the alloys. The analysis of surface composition shows that the rapid degradation of Ti-substituted Zr base alloy electrode is due to the growth of oxygen penetration layer. After comparing the radii of atoms and ions in the electrolyte, it is clear that the electrode surface becomes more porous, and that is the source of growth of oxygen penetration layer while accelerating the dissolution of alloy constituting elements with increasing Ti content. Consequently, the rapid degradation (fast growth of the oxygen-penetrated layer) with increasing Ti substitution in Zr-based alloy is ascribed to the formation of porous surface oxide through which the oxygen atom and hydroxyl ion with relatively large radius can easily transport into the electrode surface.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.268-273
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• 2016

In this study, we observed current-voltage characteristics of the MIM (metal-insulator-metal) structure. The $WO_x$ material was used between metal electrodes as the oxide insulator. The structure of the $Al/WO_x/TiN$ shows bipolar resistive switching and the operating direction of the resistive switching is clockwise, which means set at negative voltage and reset at positive voltage. The set process from HRS (high resistance state) to LRS (low resistance state) occurred at -2.6V. The reset process from LRS to HRS occurred at 2.78V. The on/off current ratio was about 10 and resistive switching was performed for 5 cycles in the endurance characteristics. With consecutive switching cycles, the stable $V_{set}$ and $V_{reset}$ were observed. The electrical transport mechanism of the device was based on the migration of oxygen ions and the current-voltage curve is following (Ohm's Law ${\rightarrow}$ Trap-Controlled Space Charge Limited Current ${\rightarrow}$ Ohm's Law) process in the positive voltage region.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.490-490
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• 2011

Graphene, hexagonal network of carbon atoms forming a one-atom thick planar sheet, has been emerged as a fascinating material for future nanoelectronics. Huge attention has been captured by its extraordinary electronic properties, such as bipolar conductance, half integer quantum Hall effect at room temperature, ballistic transport over ${\sim}0.4{\mu}m$ length and extremely high carrier mobility at room temperature. Several approaches have been developed to produce graphene, such as micromechanical cleavage of highly ordered pyrolytic graphite using adhesive tape, chemical reduction of exfoliated graphite oxide, epitaxial growth of graphene on SiC and single crystalline metal substrate, and chemical vapor deposition (CVD) synthesis. In particular, direct synthesis of graphene using metal catalytic substrate in CVD process provides a new way to large-scale production of graphene film for realization of graphene-based electronics. In this method, metal catalytic substrates including Ni and Cu have been used for CVD synthesis of graphene. There are two proposed mechanism of graphene synthesis: carbon diffusion and precipitation for graphene synthesized on Ni, and surface adsorption for graphene synthesized on Cu, namely, self-limiting growth mechanism, which can be divided by difference of carbon solubility of the metals. Here we present that large area, uniform, and layer controllable graphene synthesized on Cu catalytic substrate is achieved by acetylene-assisted CVD. The number of graphene layer can be simply controlled by adjusting acetylene injection time, verified by Raman spectroscopy. Structural features and full details of mechanism for the growth of layer controllable graphene on Cu were systematically explored by transmission electron microscopy, atomic force microscopy, and secondary ion mass spectroscopy.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.574-581
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• 2022

리튬-황 전지의 기능성 중간층으로 그래핀과 Mo₂C/Mo₂N 나노입자로 구성된 나노섬유(Mo₂C/Mo₂N rGO NFs)를 사용하였다. Mo₂C/Mo₂N 나노입자는 섬유 구조 내 고르게 분산되어 리튬 폴리설파이드의 화학적 흡착을 위한 활성 사이트 역할을 함으로써 전해질로의 용출을 효과적으로 억제하였다. 또한 구조 내 매트릭스로 구성된 그래핀 나노시트는 충방전이 진행되는 동안 이온 및 전자의 빠른 이동을 보장할 뿐만 아니라 반응 시 산화/환원 반응을 원활하게 하여 높은 리튬 폴리설파이드의 재사용을 보장하였다. 그 결과 Mo₂C/Mo₂N rGO NFs로 코팅된 분리막을 기능성 중간층으로 사용, 순수 황 전극(황 함량 70 wt%, 황 로딩 2.1 mg cm^-2)으로 제작된 리튬-황 전지는 0.1 C에서 400회 충방전 후 476 mA h g^-1의 안정적인 방전 용량을 나타냈으며, 1.0 C의 높은 전류밀도에서도 574 mA h g^-1의 방전용량을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 나노구조체 합성 전략은 고성능 리튬-황 전지 용 기능성 중간층 및 다양한 에너지 저장 소재분야로의 확장이 가능하다.

• 대한수의학회지
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• 제43권3호
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• pp.373-382
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• 2003

Magnesium ion ($Mg^{2+}$) is a vasodilator, but little is known about its mechanism of action on vascular system. In vitro, extracellular magnesium sulfate ($MgSO_4$) produced relaxation in phenylephrine (PE) or high KCl-precontracted isolated rat thorocic aorta with (+E) or without (-E) endothelium in a concentration-dependent manner. The $MgSO_4$-induced relaxations were not affected by removal of the endothelium. Pretreatment of +E or -E aortic rings with nitric oxide synthase (NOS) inhibitors ($20{\mu}M$ L-NNA, $100{\mu}M$ L-NAME, $1{\mu}M$ dexamethasone and $400{\mu}M$ aminoguanidine), cyclooxygenase inhibitor ($10{\mu}M$ indomethacin), guanylate cyclase inhibitors ($10{\mu}M$ ODQ and $30{\mu}M$ methylene blue) and $Ca^{2+}$ transport blocker ($10{\mu}M$ ryanodine) did not affect the relaxant effects of $MgSO_4$. $Ca^{2+}$ channel blockers ($0.3{\mu}M$ nifedipine and $0.5{\mu}M$ veropamil) completely decreased the relaxant effects of $MgSO_4$ in +E and -E aortic rings. However, in $Ca^{2+}$-free medium, $MgSO_4$-induced vasorelaxation was potentiated and this response was inhibited by nifedipine. Protein kinase C (PKC) inhibitors ($1.0{\mu}M$ staurosporine, $0.5{\mu}M$ tamoxifen and $0.1{\mu}M$ H7) or PLC inhibitor ($100{\mu}M$ NCDC) markedly decreased the relaxant effects of $MgSO_4$ in +E and -E aortic rings. In vivo, infusion of $MgSO_4$ elicited significant decreases in arterial blood pressure. After intravenous injection of nifedipine ($150{\mu}g/kg$) and NCDC (3 mg/kg), infusion of $MgSO_4$ inhibited the $MgSO_4$-lowered blood pressure markedly. However, after introvenous injection of saponin (15 mg/kg), L-NNA (3 mg/kg), L-NAME (5 mg/kg), indomethacin (2 mg/kg), methylene blue (15 mg/kg) and aminoguanidine (10 mg/kg) failed to inhibit it. These results suggest that endothelial NQ-cGMP or prostaglandin pathway is not involved in vasorelaxant or hypotensive action of $Mg^{2+}$ and that these effects are due to the inhibitory action of $Mg^{2+}$ on the $Ca^{2+}$ channel or PLC-PKC pathway, and are due to the competitive influx of $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$ through the $Ca^{2+}$ channel.

• 멤브레인
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• 제30권3호
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• pp.181-189
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• 2020

본 연구에서는 생체모방형 비대칭 분리막 제조방법인 사각펄스양극산화법의 비대칭성 한계를 극복하기 위해 최근 보고된 셀렌산 전해액을 이용하고 표면개질에 따른 정류특성을 평가하였다. 분리막의 비대칭 원뿔형 채널은 최소직경이 10 nm이고 최대직경이 50 nm이며 길이가 5 ㎛이었다. 분리막의 정류특성은 기존 황산 전해액에서 제작된 것보다 높았으며 +1V에서의 전류가 -1 V일 때보다 최대 2.9배를 나타내었다. 또한, 실란화 반응을 이용한 표면개질을 통해 술폰산기를 도입한 분리막은 반대로 -1 V에서의 전류가 +1 V일 때보다 전류의 최대 4.2배인 정류특성을 나타냈다. 실험에 대한 이론적 증명은 2D 모델에 수치해석 결과를 제시함으로써 뒷받침되었다. 본 연구의 결과는 서로 다른 정류방향을 갖는 두 종류의 이온 정류 분리막을 손쉽게 제작할 수 있는 방법을 제시하며 이온의 이동을 제어하기 위한 다양한 연구 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.