본 논문에서는 DC 플라즈마와 금속유기물을 사용하여 CNF의 저온 합성에 성공하였다. 합성된 CNTs는 기판의 위치에 따라 매우 다른 특성 차이가 보였다. CNT는 일반적으로 직경 100 nm, 길이 $10{\mu}m$의 특성을 가진다. CNT의 형태적 특성들은 전계전자방출특성에 큰 영향을 준다는 사실을 본 연구를 통해 알 수 있었다. 따라서 CNF의 합성에 의한 CNF 구조적 특성은 전자소자응용면에서 매우 중요한 역할을 한다.
Recently the solution-based thin film technology has often been treated in the field of device fabrication owing to easy process and convenience for the development of various semiconductor devices and sensors. We deposited on glass substrate single-walled carbon nanotubes (SWNTs)/silane hybrid thin films by multiple spray-coating which is one of solution-based processes, and examined their electrical response for humidity. Generally silane binders which are often mixed in carbon nanotube (CNT) solution to adhere CNTs to substrate well form easily each own functionalized group on the surface of CNTs after they are hardened by way of the hydrolysis reaction. In this work, we investigated how silane binders (TEOS (tetraethoxy silane), MTMS (methyltrimethoxysilane) and VTMS (vinyltrimethoxysilane)) in CNT thin films make effect to their electrical response on humidity. As the result, we found that the resistance in the samples using TEOS was changed dramatically while it was almost invariant in the samples using MTMS and VTMS for increasing humidity.
Although the bucky paper (BP) made from carbon nanotubes (CNTs) possesses beneficial characteristics of hydrophobic nature and high porosity for membrane distillation (MD) application, weak mechanical strength of BP has often prevented the stable operation. This study aims to fabricate the BP with high mechanical strength to improve its MD performance. The strategy was to increase the purity level of CNTs with an assumption that purer CNTs would increase the Van der Waals attraction, leading to the improvement of mechanical strength of BP. According to this study results, the purification of CNT does not necessarily enhance the mechanical strength of BP. The BP made from purer CNTs demonstrated a high flux ($142kg/m^2{\cdot}h$) even at low ${\Delta}T$ ($50^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$) during the experiments of direct contact membrane distillation (DCMD). However, the operation was not stable because a crack quickly formed. Then, a support layer of AAO (anodic aluminum oxide) filter paper was introduced to reinforce the mechanical strength of BP. The support reinforcement was able to increase the mechanical strength, but wetting occurred. Therefore, the mixed matrix membrane (PSf-CNT) using CNTs as filler to polysulphone was fabricated. The DCMD operation with the PSf-CNT membrane was stable, although the flux was low ($6.1kg/m^2{\cdot}h$). This result suggests that the mixed matrix membrane could be more beneficial for the stable DCMD operation than the BP.
Circumventing problems lying in the conventional lithographic techniques, we devised a new method for the fabrication of nanometer scale metal wires inspired by the unique characteristics of carbon nanotubes (CNTs). Since carbon nanotubes could act as masks when CNT-coated thin Au/Ti layer on a SiO2 surface was physically etched by low energy argon ion bombardment 9ion milling), Au/Ti nano-wires were successfully formed just below the CNTs exactly duplicating their lateral shapes. Cross-sectional analysis by transmission electron microscopy revealed that the edge of the metal wire was very sharply developed indicating the great difference in the milling rates between the CNTs and the metal layer as well as the good directionality of the ion milling. We could easily find a few nanometer-wide Au/Ti wires among the wires of various width. After the formation of nano-wires, the CNTs could be pushed away from the metal nano-wire by atomic force microscopy, The lateral force for the removal of the CNTs are dependent upon the width and shape of the wires. Resistance of the metal nano-wires without the CNTs was also measured through the micro-contacts definted by electron beam lithography. since this CNT-based lithographic technique is, in principle, applicable to any kinds of materials, it can be very useful in exploring the fields of nano-science and technology, especially when it is combines with the CNT manipulation techniques.
본 논문에서는 유리섬유 강화 복합재 적층판으로 이루어진 단일층 Dallenbach layer의 전파흡수체의 최적화 기법을 제시하고 그 성능을 분석하였다. 복합재 적층판의 전기적 특성을 제어하기 위해서 탄소나노튜브(CNT)를 혼합한 프리프레그를 사용하였다. 최적화 설계 기법은 유전자 알고리즘을 사용하였으며, 이를 이용하여 다양한 주파수에서 흡수체를 설계하고, 복합재의 두께 및 CNT 함유율을 최적화하였다. CNT 함유율의 최적화를 위해서는 복합재의 복소 유전율의 수치적 모델이 사용되었다. 전파흡수체의 최적설계에서 주파수에 따라서 CNT 함유율은 비례하여 증가하고, 흡수체의 두께는 반비례하여 감소한다. 흡수체의 -10 dB 흡수대역폭은 흡수체가 설계된 중심주파수에 비례하여 증가한다. 설계된 흡수체의 검증을 위해서 10 GHz에서 중심주파수를 갖는 흡수제를 제조하고 그 성능을 평가하였다. 복합재 적층판의 복소 유전율과 전파흡수체의 반사손실은 벡터회로망분석기와 7 mm 동축관을 이용하여 측정하였다. 복합재의 두께와 복소 유전율에 있어서의 측정된 값과 예측치의 차이에 의해서 중심주파수의 이동, 중심주파수에서의 반사손실의 감쇄, 흡수대역폭의 감소가 발생하였다.
본 논문에서는 탄소나노튜브(CNT)와 마이크로 글래스 버블(GB)을 포함한 폴리아마이드 6(PA6) 복합재의 열전 특성을 다뤘다. 복합재에 포함된 GB은 복합재 내에서 큰 공간을 차지하게 되는데, 이때 CNT는 GB가 없는 공간으로 밀려나면서 고밀도로 격리된(segregated) 네트워크를 형성한다. CNT의 분산을 위해, 소니케이션(Sonicatoin)으로 CNT를 분산시킨 PA6, 포름산 용액을 증류수를 이용하여 응고시킨 후 압축성형하여 복합재 판을 제조하였다. 복합재 판의 열전성능을 평가하기 위해서 열전도도, 전기전도도, 제벡계수(Seebeck coefficient) 등을 측정하였고, 최고 0.016의 성능지수를 얻었다.
반도전층은 전력케이블의 도선과 고분자 절연층 사이에 위치하고 전기저항이 약 ${\sim}10^2{\Omega}cm$인 얇은 고분자층이다. 현재 일반적으로 사용되는 반도전층 소재는 카본블랙이 30 wt% 이상 보강된 고분자 복합체이다. 본 연구에서는 카본나노튜브(CNT)가 보강된 새로운 반도전층 재료를 제시하였다. 여러 가지 고분자 형태와 이중충전제 시스템을 적용하여 용액혼합 및 침전법으로 CNT가 보강된 고분자 나노복합체를 제조하였다. 기계적, 열적, 전기적 특성을 고분자 형태와 CNT와 카본블랙의 첨가비를 달리한 이중충전제 시스템의 함수로 조사하였다. 복합체의 전기저항특성은 고분자 매트릭스의 결정화도와 밀접한 관련이 있었다. 즉, 결정화도가 감소함에 따라 일정한 수준의 결정화도까지 전기저항이 선형적으로 감소하였고, 그 이하에서는 일정한 값을 나타내었다. 이중충전제 시스템 역시 전기적 저항에 영향을 미쳤다. CNT만으로 보강된 나노복합체가 가장 낮은 전기적 저항특성을 보였다. 소량의 카본블랙이 첨가되면 결정화도가 급격히 증가하고 결국 전기저항의 증가를 초래하였다.
본 연구는 1차원의 Carbon nanotube (CNT)와 2차원의 MXene을 최적의 비율로 배합한 우수한 전기전도성과 발열특성을 가진 저차원 복합소재 기반 면상발열체를 제안한다. CNT와 MXene을 친환경 소재인 Waterborne polyurethane (WPU)과 배합하되, MXene과 CNT의 중량비율을 3:1, 1:1, 1:3, 1:7, 1:14로 다르게 적용하고 WPU는 동일한 비율로 적용하였다. 그 결과, CNT 비율이 높을수록 면저항이 낮아지고 발열온도가 높아지는 것을 확인하였다. MXene과 CNT를 1:7, 1:14로 배합하는 경우 CNT-WPU 면상발열체보다 더 낮은 면저항과 높은 발열온도를 보여주었다. 이는 1차원 CNT와 2차원 MXene의 최적 배합으로 고밀도 네트워크가 형성되어 평평한 표면이 형성되기 때문이다. 위 우수한 전기적 특성을 가진 저차원 복합소재는 플렉서블 소자에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
Kim, Hong-Il;Kim, Han-Joo;Morita, Masayuki;Park, Soo-Gil
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제31권2호
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pp.423-428
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2010
To reduce polarization of electrochemical capacitor based on carbon nanotube, titanium oxide nanoparticles were deposited by ultrasound. The pore distribution of $TiO_2$/CNT nanoparticle exhibited surface area of $341\;m^2g^{-1}$ when $TiO_2$ content was 4 wt %, which was better than that of pristine CNT with surface area of $188\;m^2g^{-1}$. The analyses indicated that titanium oxide (particle diameter < 20 nm) was deposited on the CNT surface. The electrochemical performance was evaluated by using cyclic voltammetry (CV), impedance measurement, and constant-current charge/discharge cycling techniques. The $TiO_2$/CNT composite electrode showed relatively better electrochemical behaviors than CNT electrode by increasing the specific capacitance from $22\;Fg^{-1}$ to $37\;Fg^{-1}$ in 1 M $H_2SO_4$ solution. A symmetric cell assembled with the composite electrodes showed the specific capacitance value of $11\;Fg^{-1}$ at a current loading of $0.5\;mAcm^{-2}$ during initial cycling.
In this study, we have investigated electrical and mechanical properties of semiconducting materials for power cable caused by CNT. Specimens were made of sheet form with the four of specimens for measurement. Volume resistivity of specimens was measured by volume resistivity meter after 10 minutes in the pre-heated oven of both $23{\pm}\;1\;[^{\circ}C]\;and\;90{\pm}\;1\;[^{\circ}C]$. And stress-strain of specimens was measured by TENSOMETER 2000. A speed of measurement was 200[mm/min], ranges of stress and strain were 400[Kgf/Cm2] and 600[%]. From this experimental results, the volume resistivity had different properties because of PTC/NTC tendency at between $23[^{\circ}C]\;and\;90[^{\circ}C]$. Also volume resistivity was low by increasing the content of CNT. It means that a small amount of CNT has a excellent electrical properties. And stress was increased, while strain was decreased by increasing the content of CNT. Thus, we could know that a small amount of CNT has a excellent electrical and mechanical oroperties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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