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Carbon Nanotube/Nafion Composites for Biomimetic Artificial Muscle Actuators

  • Lee, Se-Jong;Yoon, Hyun-Woo;Lee, Deuk-Yong
    • 한국세라믹학회지
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    • 제44권4호
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    • pp.198-201
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    • 2007
  • Multi-walled carbon nanotube (M-CNT)/Nafion nanocomposites were prepared by solution casting to elucidate the effect of M-CNT addition, from 0 to 7 wt%, on the viscoelastic behavior of the composites. The M-CNT bundles induced by the Nafion polymer were determined to be uniformly distributed for the 1 wt% M-CNT/Nafion nanocomposites. The 1 wt% M-CNT/Nafion composite exhibited the highest blocking stress of 2.3 kPa due to its high elastic modulus of 0.485 GPa. From a dynamic mechanical analysis, the 1 wt% M-CNT had the highest storage and loss moduli compared with the other samples in all frequency and temperature ranges. From the storage modulus data, the M-CNT loaded composites had similar $T_g$ values near $120^{\circ}C$. The glass transition temperatures of the M-CNT loaded composites were $120^{\circ}C$ (1 wt%), $117^{\circ}C$ (3 wt%), $117^{\circ}C$ (5 wt%), and $135^{\circ}C$ (7 wt%), suggesting that the effect of the M-CNTs on the Nafion film begins at 1 wt%. Thus, it has been concluded that the 1 wt% M-CNT disported composite is attractive for actuator applications.

역사시대에 분화한 백두산 화산재의 화학 성분 (Geochemical Composition of Volcanic Ash from Historical Eruptions of Mt. Baekdu, Korea)

  • 윤성효;고정선;장철우
    • 암석학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.37-47
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    • 2018
  • 백두산에서 역사시대에 분화한 화산재의 시료에 대하여 다양한 방법으로 주성분과 미량성분을 분석하였다. 화산재의 주성분 원소 함량은 $SiO_2$ 58.8~71.1 wt.%, $Al_2O_3$ 9.6~16.8 wt.%, ${Fe_2O_3}^T$ 4.5~6.9 wt.%, MgO 0.1~1.7 wt.%, CaO 0.3~1.6 wt.%, $Na_2O$ 5.2~6.3 wt.%, $K_2O$ 4.3~5.9 wt.% 그리고 $TiO_2$ 1.2 wt.%이하로 분석되었다. Ba, Cu, Cr. Co, Ni, Sr, V, Zn와 Zr을 포함하는 32개 미량원소가 분석되었는데, 이들 화산재는 일부 미량원소와 경희토류 원소의 부화정도에 따라 두 그룹(그룹 A, 그룹 B)으로 구분되며, 그룹 A에는 1천년 전의 밀레니엄 분화물, 1668년과 1903년 분화물이, 그룹 B에는 1702년 분화물이 해당된다. 중금속원소인 Cu, Co, Zn, Mn 등은 소량 함유되어 나타난다. 백두산 화산재는, 섭입대 기원의 일본 사쿠라지마 화산의 화산재와 비교하여, 미량성분원소 중 Y, Nb, Pb, U, Sc, V, Ni 그리고 Cu 함량은 낮게 나타나며, Zr, Ba, Hf, Cr, Co, Zn 그리고 희토류(Eu제외) 등은 높은 함량을 나타낸다.

PDMS-NaYZeolite 막에 의한 수소-질소 분리에 관한 연구 (Separation of $H_2$ and $N_2$ by PDMS-NaYZeolite Composite Membranes)

  • 하정임;강태범
    • 멤브레인
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    • 제20권1호
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    • pp.47-54
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    • 2010
  • 소수성 고무상 고분자 PDMS에 NaYzeolite 함량을 1~40 wt%로 달리하여 PDMS-NaYzeolite 복합막을 제조하였다. 그리고 FT-IR, $^1H$-NMR, SEM에 의해서 막의 특성을 조사하였다. 복합막의 NaYzeolite 함량 변화에 따라 $H_2$$N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. PDMS 단일막은 기체투과 압력이 증가하면 $H_2$$N_2$의 투과도와 선택도($H_2/N_2$)가 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막의 $H_2$$N_2$ 투과도는 NaYzeolite 함량 0~10 wt%까지는 증가하고 그 이후부터는 감소하였고, 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%까지는 감소하고 그 이상에서는 증가하였다. PDMS-NaYzeolite 복합막은 $H_2$ 투과도가 증가하면 선택도($H_2/N_2$)는 0~2 wt%와 10~40 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 감소하고, 2~10 wt% NaYzeolite 함량 범위에서는 증가하였다.

Mechanical properties of bamboo-epoxy composites a structural application

  • Biswas, Sandhyarani
    • Advances in materials Research
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    • 제1권3호
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    • pp.221-231
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    • 2012
  • In this study, the physical and mechanical properties of bamboo fiber reinforced epoxy composites were studied. Composites were fabricated using short bamboo fiber at four different fiber loading (0 wt%, 15 wt%, 30 wt% and 45 wt%). It has been observed that few properties increases significantly with respect to fiber loading, however properties like void fraction increases from 1.71% to 5.69% with the increase in fiber loading. Hence, in order to reduce the void fraction, improve hardness and other mechanical properties silicon carbide (SiC) filler is added in bamboo fiber reinforced epoxy composites at four different weight percentages (0 wt%, 5 wt%, 10 wt% and 15 wt%) by keeping fiber loading constant (45 wt%). The significant improvement of hardness (from 46 to 57 Hv) at 15 wt%SiC, tensile strength (from 10.48 to 13.44 MPa) at 10 wt% SiC, flexural strength (from 19.93 to 29.53 MPa) at 5 wt%SiC and reduction of void fraction (from 5.69 to 3.91%) at 5 wt%SiC is observed. The results of this study indicate that using particulate filled bamboo fiber reinforced epoxy composites could successfully develop a composite material in terms of high strength and rigidity for light weight applications compared to conventional bamboo composites. Finally, SEM studies were carried out to evaluate fibre/matrix interactions.

자전연소합성법으로 제조한 Zr계 AB2-x Mx 금속수소화물의 수소저장특성 (Hydrogen Storage Properties of Zr-Based AB2-x Mx Metal Hydrides Made by Hydriding Combustion Synthesis (HCS))

  • 허태홍;한정섭;김진호
    • 대한금속재료학회지
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    • 제50권3호
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    • pp.256-262
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    • 2012
  • This study investigated the hydrogen storage properties of Zr-Based $AB_{2-x}M_x$ metal hybride made by HCS (Hydriding Combustion Synthesis). The materials were prepared by HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm, HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg and pure Zr-Based $AB_2$, These materials were activated at 298 K under 20 bar. Both HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg and HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm were absorbed within 1 minute. In the case of the $AB_2$, it was perfectly absorbed within 6 minutes. Then, the materials were evaluated to obtain P-C-T (Pressure-Composition-Temperature) curves at 298K. As a result, the hydrogen storage capacity of HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ were determined to be 1.2, 1.6 and 1.74 wt%, respectively. The activation energy and rate controlling step were calculated by the Johnson-Mehl Avrami equation. The activation energies of HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ were 26.91, 20.45, and 60.41 kJ/mol, respectively. Also, the values of ${\eta}$ in the Johnson-Mehl Avrami equation for HCS 80 wt% $AB_2$-20 wt% Mg, HCS 80 wt% $AB_2$-15 wt% Mg-5 wt% Mm and pure Zr-Based $AB_2$ are 0.60, 0.51, and 0.44. So, the rate controlling steps which indicate hydrogen storage mechanism are an one dimensional diffusion process.

발효당 생산을 위한 목질계 바이오매스의 2단 산당화 (Two-step Acid Hydrolysis Method for Producing Fermentable Sugar from Lignocellulosic Biomass)

  • 박장한;김준석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제54권1호
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    • pp.1-5
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    • 2016
  • 목질계 바이오매스를 이용하여 효소를 사용하지 않고 발효당을 얻기 위해 황산을 이용한 당화를 수행하였다. 바이오매스로는 pinus rigida와 palm농업 부산물인 EFB를 사용하였다. 산을 이용한 당화에서는 당의 과분해 생성물을 줄이기 위한 당화조건을 생각해 보아야 한다. 따라서 본 연구에서는 목질계 바이오매스를 이용한 2단 산당화를 수행하였다. 산을 이용한 1차 가수분해에서는 72 wt%의 황산을 이용하여 $80^{\circ}C$에서 반응시켰을 경우 가장 높은 당화율을 보였고 pinus rigida와 EFB 각각 11.49 wt%, 32 wt%의 당화율을 보였다. 이후 1차 가수분해에서 얻은 액상을 9~15 wt%의 산농도가 되도록 묽혀 $50{\sim}120^{\circ}C$의 온도로 2차 가수분해를 진행했다. 2차 가수분해시 9%의 황산농도와 $120^{\circ}C$의 온도조건에서 80분간 반응시켰을 때 최종 글루코오스 당화율은 pinus rigida의 경우 86.8 wt.% (39 g/L), EFB의 경우 95.3 wt%(32.4 g/L)를 얻을 수 있었다. 각 단계에서 분석된 결과는 물질수지를 통해 확인하고 당화 효율을 비교해 보았다.

유리질 중공체 GHM(Glass Hollow Microsphere)을 활용한 자기의 경량화 (Lightweight Porcelain using GHM(Glass Hollow Microsphere))

  • 김근희;최효성;피재환;조우석;김경자
    • 한국세라믹학회지
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    • 제48권1호
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    • pp.74-79
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    • 2011
  • The pore generation technology using GHM (Glass Hollow Microsphere) was studied in order to reduce the weights of porcelain. In this study, we verify the property of modified slurry by adding GHM. The modified slurry was prepared by adding 1.0~2.5 wt%(K1), 1.0~6.0 wt%(K37) of GHM to the slurry for porcelain. The slurry viscosity were stable inside a content range of 1.0~2.5 wt%(K1), 1.0~6.0 wt%(K37). However, the viscosity of modified slurry increased more than 3.0 wt%(K1) and 6.5 wt%(K37). The formed specimen by slip casting was fired at $1229^{\circ}C$, $1254^{\circ}C$. As the amount of GHM content increased, the weight decreased and the addition of 1.0~2.5 wt%(K1), 1.0~6.0 wt%(K37) of GHM resulted in a weight drop of 30%(K1) and 25(K37). However, when the GHM content increased, the strength decreases over 70%. This is caused by the presence of a large volume of surface defects (pores) and defects from the agglomeration of GHM.

북방대합, Spisula sachazinensis의 난 발생에 미치는 수온의 영향 (Influence of Water Temperature on Egg Development of Surf clam, Spisula sachalinensis)

  • 이정용;장윤정;김영신;최윤희;장영진
    • 한국양식학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.39-42
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    • 2002
  • 이 연구에서는 북방대합의 과학적이고 효율적인 인공종묘생산을 위한 기초지식을 얻고자 난 발생에 미치는 수온의 영향에 관하여 조사하였다. 북방대합의 발생 가능 수온은 10∼25$^{\circ}C$ 인 것으로 나타났으며, 북방대합이 초기D상 유생에 도달한 시간은 10, 15, 20, 25$^{\circ}C$에서 각각 70, 47, 27, 20시간이 소요되었다. 수온 (WT : $^{\circ}C$)과 각 발생 단계별 소요시간 (h : hour)의 관계식은 다음과 같다. 2세포기 : 1/t = 0.0554WT-0.3769 8 세포기 : 1/t : 0.0210WT-0.1142 상실기 : 1/t : 0.0125WT-0.0712 담륜자기 : 1/t = 0.0039WT-0.0203 D상 유생 : 1/t = 0.0024WT-0.0108 이들 관계식을 기초로 하여 북방대합의 초기 발생에 있어서 난 발생이 정지하는 생물학적 영도 (Biological minimum temperature)는 평균 5.5$^{\circ}C$로 산정되었다.

Improvement of Hydrogen Storage Properties of Mg by Addition of NbF5 via Mechanical Milling under H2

  • Kwak, Young Jun;Song, Jiyoung;Mumm, Daniel R.
    • 한국재료학회지
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    • 제23권10호
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    • pp.562-567
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    • 2013
  • A 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ sample was prepared by mechanical milling under $H_2$ (reactive mechanical grinding). Its hydriding and dehydriding properties were then examined. Activation of the 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ sample was not required. At n=1, the sample absorbed 3.11 wt% H for 2.5 min, 3.55 wt% H for 5 min, 3.86 wt% H for 10 min, and 4.23 wt% H for 30 min at 593K under 12 bar $H_2$. At n=1, the sample desorbed 0.17 wt% H for 5 min, 0.74 wt% H for 10 min, 2.03 wt% H for 30 min, and 2.81 wt% H for 60 min at 593K under 1.0 bar $H_2$. The XRD pattern of the 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ after reactive mechanical grinding showed Mg, ${\beta}-MgH_2$ and small amounts of ${\gamma}-MgH_2$, $NbH_2$, $MgF_2$ and $NbF_3$. The XRD pattern of the 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ dehydrided at n=3 revealed Mg, ${\beta}-MgH_2$, a small amount of MgO and very small amounts of $MgH_2$ and $NbH_2$. The 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ had a higher initial hydriding rate and a larger quantity of hydrogen absorbed for 60 min than the 90 wt% Mg-10 wt% MnO and the 90 wt% Mg-10 wt% $Fe_2O_3$, which were reported to have quite high hydriding rates and/or dehydriding rates. The 90 wt% Mg-10 wt% $NbF_5$ had a higher initial dehydriding rate (after an incubation period) and a larger quantity of hydrogen desorbed for 60 min than the 90 wt% Mg-10 wt% MnO and the 90 wt% Mg-10 wt% $Fe_2O_3$.

점토와 유리프리트를 혼합한 항만준설토의 건축자재 재활용에 관한 기초연구 (Fundamental Study on Recycling as Construction Material of Dredged Harbor Soil Mixed with Clay and Glass Frit)

  • 임동수;김경남;조연배;박준석
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.575-585
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    • 2013
  • 본 연구는 고상폐기물인 준설토와 혼합물질인 점토 및 유리프리트를 이용하여 기능성을 갖는 건축자재용으로의 재활용 가능성을 검토하고자 실시되었다. D항만 준설토의 중금속 함량은 Zn이 526.0~13,150.1 mg/kg의 범위를 나타내는 등 심한 오염상태이었다. 준설토(30P)의 주요 화학조성은 $SiO_2$(48.30 wt%), $Al_2O_3$(16.60 wt%), CaO(10.10 wt%), $Fe_2O_3$(7.75 wt%)이었으며, 점토는 $SiO_2$가 70.82 wt%, $Al_2O_3$ 18.78 wt%, 유리프리트는 $SiO_2$가 71.75 wt%, CaO 13.99 wt%, $Na_2O$ 8.51 wt% 함유되어 있었다. 준설토를 점토에 10~40 wt% 첨가한 후 $1,000^{\circ}C$$1,100^{\circ}C$에서 소성한 시편의 압축강도는 각각 $132.6{\sim}178.5kgf/cm^2$$581.2{\sim}793.7kgf/cm^2$이었다. 준설토가 40 wt% 첨가된 경우(SC46) $1,100^{\circ}C$에서 소성한 경우가 $793.7kgf/cm^2$$1,000^{\circ}C$에서 소성한 경우의 $153.0kgf/cm^2$ 보다 5배 이상 높게 나타나 $1,100^{\circ}C$ 온도가 소성에 더 적합한 것으로 판단되었으며, KS 1종벽돌 기준을 만족시켰다. 또한, 시편의 용출시험 결과 폐기물관리법상 지정폐기물 판정기준치를 크게 하회하는 것으로 나타났다.