• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.79-85
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• 2024

고압 균질기를 이용하여 면 셀룰로오스 원료로부터 직접 셀룰로오스 나노결정을 추출하고 이에 대한 결정 구조 및 화학적 결합 상태에 대한 연구를 수행하였다. 형성된 셀룰로오스 나노결정은 나노와이어 형태의 구조적 특성을 가지며, 조밀한 구조의 메쉬 형태로 분포하였다. X-ray diffraction (XRD) 분석을 통해 관찰된 Bragg 결정면의 면간거리 계산을 통해 고압 균질기로부터 추출된 셀룰로오스 나노결정이 셀룰로오스 Iβ 하부 다형체인 monoclinc 결정구조를 갖음을 확인하였다. 셀룰로오스 나노결정에 포함된 비정질 영역을 정량적으로 평가하기 위한 Solid-state nuclear magnetic resonance(NMR) 분석 결과 셀룰로오스 나노결정의 결정화도 지수는 5 3.06 %로 계산되었다. 형성된 셀룰로오스 나노결정 표면의 O/C ratio는 0.82로 계산되었으며, C-C 결합 혹은 C-H 결합, C-O 결합, O-C-O 결합 혹은 C=O 결합, O-C=O 결합의 화학적 결합이 셀룰로오스 나노결정 표면의 주요 화학적 상태임을 알 수 있었다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권11호
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• pp.1-8
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• 2021

In this study, the water resistance and mechanical properties of heat-treated polyvinyl alcohol (PVA)/cellulose nanocrystal (CNC) films were investigated. PVA is the most commonly used synthetic biodegradable polymers owing to its excellent properties. However, the water/moisture sensitivity and relatively poor mechanical properties of PVA limits its applications. Although heat treatment is a conventionally used method to improve the mechanical strength and water resistance of PVA, the effectiveness of this method is insufficient. Therefore, CNC was used to further improve the mechanical properties and water resistance of the heat-treated PVA film. PVA/CNC nanocomposites containing CNC contents of 0, 1, 3, 5, and 10 wt% were fabricated using solvent casting and subsequent heat treatment. The mechanical properties and water resistance of PVA/CNC films were significantly improved. The tensile strength and wet strength of the PVA/CNC film with a CNC content of 5 wt% (PVA/CNC 5%) were 184.5% and 136.0% higher than those of the untreated PVA, respectively. In addition, the water absorption and solubility of PVA/CNC 5% were 56.6% and 68.2% lower than those of the untreated PVA.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
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• pp.189-190
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• 2023

In this study, the compressive strength and hydration heat of cement paste mixed with cellulose nanocrystal(CNC) and graphene oxide (GO) were evaluated. The difference was compared by mixing 0.1 vol.% ~0.4 vol.% of CNC and 0.05 wt.% ~ 0.1 wt.% of GO in a cement paste with a water cement ratio of 0.3. As a result, it was confirmed that the compressive strength increased as CNC and GO were mixed respectively, and then the compressive strength decreased when the appropriate mixing rate was exceeded. In the hydration heat measurement, there was no significant difference when only CNC was mixed, but it was confirmed that the hydration heat decreased as the amount of CNC mixing increased when used in combination with GO.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제31권4호
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• pp.250-255
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• 2013

As a renewable nanomaterial, cellulose nanocrystal (CNC) isolated from wood grants excellent mechanical properties in developing high performance nanocomposites. This study was undertaken to compare the reinforcing efficiency of two different CNCs, i.e., cellulose nanowhiskers (CNWs) and cellulose nanofibrils (CNFs) from hardwood bleached kraft pulp (HW-BKP) as reinforcing agent in polyvinyl alcohol (PVA)-based nanocomposite. The CNWs were isolated by sulfuric acid hydrolysis while the CNFs were isolated by 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical (TEMPO)-mediated oxidation. Based on measurements using transmission electron microscopy, the individual CNWs were about $6.96{\pm}0.87nm$ wide and $178{\pm}55nm$ long, while CNFs were $7.07{\pm}0.99nm$ wide. The incorporation of CNWs and CNFs into the PVA matrix at 5% and 1% levels, respectively, resulted in the maximum tensile strength, indicating different efficiencies of these CNCs in the nanocomposites. Therefore, these results suggest a relationship between the reinforcing potential of CNCs and their physical characteristics, such as their morphology, dimensions, and aspect ratio.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.730-739
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• 2015

본 연구는 셀룰로오스 나노섬유를 닥나무 인피섬유 시트의 제조시 첨가하여, 닥나무 인피섬유 시트의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 형태학적 및 화학적 성질이 다른 5종류의 셀룰로오스 나노섬유, 즉 리그노셀룰로오스 나노섬유 (lignocellulose nanofiber, LCNF), 홀로셀룰로오스 나노섬유(holocellulose nanofiber, HCNF), 알칼리처리 홀로셀룰로오스 나노섬유(alkali-treated HCNF, AT-HCNF), TEMPO-산화 나노섬유(TEMPO-oxidated nanofiber, TEMPO-NF), 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystal, CNC)을 제조하였으며, 각 나노섬유의 종류 및 첨가량이 닥나무 인피섬유시트 제조시의 여수시간 및 시트의 투기도, 평활도, 인장강도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 여수시간은 모든 나노섬유에 있어서 첨가량이 증가함으로서 길어졌으며, 5%의 첨가량에서 HCNF가 가장 여수시간이 길었다. 또한, 셀룰로오스 나노섬유 첨가량이 증가할수록 시트의 평활도, 인장강도 특성이 향상되었으며, 특히 0.1%의 극히 적은양의 나노섬유 첨가로도 비인장강도 및 탄성계수가 크게 향상되는 것을 알 수 있었다. 이러한 특성 향상은 닥나무 인피섬유 간에 교차적으로 적층되어 있는 셀룰로오스 나노섬유의 충전 효과에 기인하는 것을 전자현미경 사진을 통해 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권4호
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• pp.518-527
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• 2015

본 연구에서는 바이오 매스기반의 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystals, 이하 CNC)과 PLA (polylactic acid, 이하 PLA)를 tetrahydrofuran (THF)에 용해시킨 서스펜션으로부터 PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트를 상온에서 전기방사법으로 제작하였다. PLA 및 PLA/CNC 나노복합재 매트의 형상은 섬유가 긴축을 따라 3차원 구조의 표면으로 정렬된 것으로 관찰되었다. PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 인장강도는 CNC 함량이 증가할수록 감소하였는데, 이는 전기방사된 섬유 속에 형성된 비드와 PLA와 CNC의 낮은 계면접착력 때문으로 기인된다. PLA/CNC 복합재 매트를 구성하는 섬유의 평균 지름 크기는 CNC의 함량이 증가할수록 작아졌다. 한편 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 열안정성은 CNC의 함량이 증가할수록 증가하는 것을 보였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제40권4호
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• pp.373-393
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• 2015

Background: Cellulose is a ubiquitous, renewable and environmentally friendly biopolymer, which has high promise to fulfil the rising demand for sustainable and biocompatible materials. Particularly, the recent progress in the synthesis of highly crystalline cellulose-based nanoscale biomaterials, namely cellulose nanocrystals (CNCs), draws significant attention from many research communities, ranging from bioresource engineering, to materials science and engineering, to biological and biomedical engineering to bionanotechnology. The feasibility of harnessing CNCs' unique biophysicochemical properties has inspired their basic and applied research, offering much promise for new biomaterials with diverse advanced functionalities. Purpose: This review focuses on vital issues and topics on the recent advances in CNC-based biomaterials with potential, in particular, for bionanotechnology and biological and biomedical engineering. The challenges and limitations of CNC technology are discussed as well as potential strategies to overcome them, providing an essential source of information in the exploration of possible and futuristic applications of the CNC-based functional "green" nanomaterials. Conclusion: CNCs offer exciting possibilities for advanced "green" nanomaterials, driving innovative research and development in a wide range of fields, including biological and biomedical engineering.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권4호
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• pp.376-384
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• 2014

본 연구는 가소화 전분필름의 열적 및 강도적 성질에 미치는 두 종류의 나노셀룰로오스, 즉 마이크로피브릴 셀룰로오스(MFC)와 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC) 및 아민화전분의 첨가영향을 조사하였다. 글리세롤(23 wt%)을 전분의 가소제로 사용하였으며, 나노셀룰로오스를 각각 1, 5, 10, 30 중량부(phr)를 첨가하여 나노필름을 제조하였다. 나노셀룰로오스의 첨가량이 증가함에 따라 인장강도 및 탄성율은 비례적으로 증가하였으나 신장율은 저하하였다. 또한, MFC 강화필름의 강도적 성질이 CNC 강화필름보다 큰 값을 나타냈다. 제지용 사이즈제로 사용하는 아민화전분의 소량 첨가는 강도적 성질의 향상에 양호한 영향을 미쳤다. MFC 강화 전분나노필름의 TGA에 의한 열적 안정성은 MFC (30 phr)의 첨가에 의하여 향상되었으며, 아민화전분 첨가 나노필름의 경우에도 MFC를 첨가함으로써 향상되었다.

• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.154-162
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• 2024

음이온 교환막은 수전해 시스템에서 매우 중요한 역할을 하며, 생성된 수소와 산소 기체를 물리적으로 분리할 뿐만 아니라 전극 사이에서 수산화 이온의 선택적인 전달을 용이하게 한다. 음이온 교환막에 요구되는 특성은 수산화 이온에 대한 높은 전도도와 알칼리 환경에서의 화학적/기계적 안정성 등이 있다. 본 연구에서는 셀룰로오스 나노 크리스탈이 포함된 poly(terphenyl piperidinium) (qPTP/CNC) 복합매질분리막을 제조하였다. 고분자 매질로 사용된 poly(terphenyl piperidinium)은 super-acid 중합법을 통해 제조되었으며 이온전도성과 알칼라인 내구성이 뛰어난 소재로 알려져 있다. qPTP/CNC 분리막의 구조는 고분자와 나노 입자 계면의 공극이나 큰 응집체가 없는 조밀하고 균일한 형태를 나타냈다. CNC 나노 입자가 2wt% 첨가된 qPTP/CNC 분리막은 높은 이온교환용량(1.90 mmol/g)과 낮은 함수율(9.09%) 및 팽윤도(5.56%)를 보였다. 또한, 복합막은 수전해 작동 환경인 50℃ 1 M KOH에서 상용 FAA-3-50 분리막에 비해 월등히 낮은 저항과 우수한 알칼라인 내구성(384시간)을 달성했다. 이러한 결과는 친수성 첨가제인 CNC가 음이온 교환막의 이온 전도 특성과 알칼라인 내구성 향상에 기여할 수 있음을 보고하였다.