본 논문에서는 얇고 유연한 평면 슈퍼 커패시터(PSC)를 스크린 인쇄된 탄소 전극에 폴리아닐린(PANI)을 코팅하여 제작하였습니다. 스크린 프린팅 방법을 사용하여 유연한 폴리에틸렌 테레프탈레이트에 탄소 잉크를 코팅한 후 희석 중합 법을 사용하여 탄소 표면에 PANI 박막을 코팅하였습니다. 서로 맞물린 구조의 얇은 유연한 PANI 전극을 폴리머겔 전해질로 조립하여 평면 모양의 슈퍼 커패시터(PSC) 장치를 만들었습니다. 상기 제조된 PANI/PSC는 매우 얇고 유연 하였으며, 10 mV/s에서 409 µF/cm2의 높은 면적 정전용량을 나타내었습니다. 이 값은 500 mV/s에서 원래 값의 46%로 유지되었습니다. 유연한 PANI/PSC는 180°의 구부러진 상태와 100번째의 반복적인 피로도 테스트에서도 82%의 높은 정전 용량 유지를 보여주었습니다.
We have prepared an aqueous dispersion of poly(aniline-dodecyl benzene sulfonic acid complex) (PANI-DC) that has an intrinsic viscosity (〔η〕) near 1.3 dL/g using aniline as a monomer, dodecyl benzene sulfonic acid(DBSA) as a dopant/emulsifier, and ammonium peroxodisulfate(APS) as an oxidant. We found that the electrical conductivity of a PANI-DC pellet was 0.7 S/cm. A waterborne-polyurethane (WBPU) dispersion, obtained from isophorone diisocyanate/polytetramethylene oxide glycol/dimethylol propionic acid/ethylene diamine/triethylene amine, was used as a matrix polymer. We prepared blend films of WBPU/PANI-DC with variable weight ratios (from 99/1 to 66/34) by solution blending/casting and investigated the effects that the PANI-DC content has on the mechanical and dynamic mechanical properties, hardness, electrical conductivity, and antistaticity of these films. The tensile strength, percentage of elongation, and hardness of WBPU/PANI-DC blend films all decreased markedly upon increasing the PANI-DC content. The antistatic half-life time ($\tau$$\sub$$\frac{1}{2}$/) of pure WBPU film was about 110 s, but we found that those of WBPU/ultrasound-treated PANI-DC blend films decreased exponentially from 1.2 s to 0.1 s to almost 0 s upon increasing the PANI-DC content from 1 wt% to 15 wt% to > 15 wt%, respectively.
폴리아닐린은 ammonium persulfate를 산화제로 하여 IM염산 수용액중에서 산화중합법으로 제조하였다. 탈수소 과정 후, 저분자량의 강산도판트, 및 분자량이 큰 도판트를 사용하여 도핑을 수행하였다. 폴리아닐린의 d-spacing을 $3.72{\AA}$에서 $4.844{\AA}$ 까지 조절할 수 있었는데, 고분자 또는 분자 크기가 큰 도판트를 찾아서 d-spacing이 폴리아닐린의 base film보다 크도록 조절하였다. 폴리아닐린의 물성은 Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dielectric analyzer (DEA) 등을 사용하여 측정하였다. 본 연구에서는 annealed film으로 산소와 질소가 각각 0.072, 0.0105 barrer의 투과도를 나타내었으며 선택도는 6.87이었다. 고분자량의 도판트로써 도핑한 폴리아닐린의 기체투과특성은 투과도가 증가하고 선택도는 감소하였다.
전도성 고분자 센서 (Conducting polymer sensors)는 상온에서 휘발성 유기 화합물 가스 (Volitile organic compounds gases)에 대해 감도를 가지고 있다. 화학 중합으로 제조된 전도성고분자인 polypyrrole과 polyaniline로 이루어진 8개의 센서 어레이를 이용하여 VOCs 가스에 대한 감응 특성을 살펴보았다. 화학 중합으로 합성된 각 센서들은 증류된 pyrrole, aniline과 dopant로 dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA)와 산화제로 ammonium persulfate (APS) 그리고 증류수를 이용하여 제조되었으며, 각 센서들의 특성 부여를 위해 redoping과 dedoping은 전기화합법을 이용하여 제조하였다. Dedoping 법은 전압을 반대로 걸어주어 처음 첨가된 dopant를 전해질 속으로 빼냈으며, redoping법은 1-octanesulfonic acid sodium salt를 화합중합으로 형성된 막에 다시 첨가 시켰다. 감도와 가역성은 doping, dedoping, redoping 그리고 두께에 따라 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 이들 전도성 고분자의 구조와 감도와의 관계를 scanning electron microscope (SEM), scanning probe microscope (SPM) 그리고 $\alpha$-step을 사용하여 조사하였다.
SWNT(Single-Walled Carbon Nanotubes)와 도전성 고분자 PANi(Polyaniline)로 구성된 복합재료 합성물질을 제조하여 전기적 기계적 특성을 실험적으로 조사하였다. 이러한 재료는 인공근육 등으로 사용될 수 있어서 미소 인공생물체및 로봇의 구동에 응용될 수 있다. 이 작동기는 90% 순도의 SWNT와 화학적 Polymerization을 이용하여 본 연구실에서 개발된 완전히 새로운 방식으로 제조되었다. 4 탐침 측정법(4-probe method)을 사용하여 이 필름형 복합재 작동기의 전기전도도를 측정한 결과 56.15 S/cm의 값을 나타냈으며, 순수 PANi은 17.38 S/cm를 나타내었다. 순수한 도전성 폴리머 보다 3.2배 높은 전도성을 나타내었다. 이 작동기의 재료적 특성은 SEM을 사용하여 분석하였으며, 우수한 특성을 갖고 있었다. 전압이 작용할 때 변형률을 측정하기 위해서 레이저 측정 센서가 부착된 측정장치가 개발되었으며, $NaNO_3$ 용액 속에서 작동되며, 1볼트의 전압이 가해졌다. 초기 길이 12.690 mm에서 12.733 mm로 늘어났으며, 0.34%의 변형률이 계산되었다. 이 값은 호주 Tahhan의 0.23%보다 48% 정도 높은 변형률이다.
휘발성 유기 화합물 가스(Volatile Organic Compounds)를 인식하고 분석하기 위하여 전도성 고분자 센서어레이를 이용한 시스템을 제작하였다. Polypyrrole와 Polyaniline을 화학중합법으로 센서에 전도성고분자막을 형성하였고 이를 통해 VOC 검지용 센서 어레이를 제작하였다. 센서어레이로부터 측정되는 다차원 데이터는 주성분분석법(PCA)과 RBF(Radial Basis Function Network)을 이용하였다. 제안된 시스템으로 VOCs 가스를 인식하는데 있어서 RBF Network이 PCA 방식보다 더욱 효율적인 것으로 판단되었다.
전도성고분자 polyaniline(PANI)의 구조 변화없이 전기전도도를 띠면서 가공성과 기계적 특성을 증가시키는 연구를 수행하였다. 기능성 산으로 도핑된 PANI-DBSA는 유화 중합하였고, dodecylbenzenesulfonic acid(DBSA)는 계면활성제와 도펀트 역할을 동시에 하도록 하였다. 이어서 PANI-DBSA를 high impact polystyrene(HIPS)와 용액 캐스팅하여 블렌드 필름을 제조하였다. UV-vis, FTIR/ATR 분광법으로 블렌드 구조와 전기적 특성을 확인하였다. PANI-DBSA/HIPS 블렌드에 관한 연구는 분산성과 모폴로지 변화에 따른 기계적인 특성과 전기적 특성 확인에 중점을 두고 진행하였다. 전기전도도는 PANI-DBSA 함량 증가에 따라 상승하였고, 9 wt% 정도로 낮은 함량에서도 $3.5{\times}10^{-4}$ S/cm로 급격하게 상승하였다. 전도성고분자 블렌드에서 연속적인 고분자 망상구조 형성이 percolation과 전기전도도에 밀접한 연관성이 있었다.
The conductive polymers, polyaniline (PANI) emeralidin base and 3,4-polyethylene dioxythiophene(PEDOT) were synthesized and coated on the PET film dealt with acryl type primer to study the electromagnetic shielding effectiveness. When both PANI and PEDOT were coated on the PET film dealt with acryl type priemer, their surface properties such as he adhesive increased. For PANI, when blended with the binder such as PMMA, it adhesive and surface hardness increased, too. The visible light transmittance decreased, while the electromagnetic shielding effectiveness increased, when coated thickness of PANI and PEDOT increased. For PANI, the electromagnetic shielding effectiveness increased as its surface resistance decreased. For PANI, when the surface resistance was 140 Ω/$\square$, the shielding effectiveness was found to be 11 dB in the far field, and 13 dB in the near field at 1 GHz. For PEDOT, when the surface resistance was 200 Ω/$\square$, the shielding effectiveness was found to be 3 dB in the far field, and 7dB in the near field.
금속과 유사한 전도성을 가진 공액이중결합의 전기전도성 고분자를 사용한 Langmuir-Blodett (LB) 막의 제조에 관한 연구는 그 범위가 넓으며, 지금까지 많은 연구 논문들이 보고되고 있다[1]. 특히 전도성이 뛰어난 polyaniline, polypyrrole, polythiophene은 전도성과 stability가 우수하여 전기 전도성 LB 막에 대한 연구들이 많이 진행되어 왔다[2]. 본 연구에서는 이와 같은 전기전도성 유기물질을 사용한 전도성 LB막이 수직방향에 비해 수평방향의 전기전도도가 크다는 전기적 장점을 이용하여 전도성 LB막을 제조하기 위해 새로운 전도성 고분자를 합성하여 전기 전도성을 띄는 LB 막을 제조하였다[3,4]. (중략)
The conductive polymers, polyaniline (PANI) emeraldine base and 3, 4-polyethylene dioxythiophene (PEDOT) were synthesized and coated on the PET film primer-dealt with acryl type to find out the electromagnetic shielding effectiveness. When conductive polymer such as PANI and PEDOT is used, if the thickness of coating increases then the electromagnetic shielding effectiveness increases, too, but the visible light transmittance decreases. For PANI, when its conductivity increased, its electromagnetic shielding effectiveness increased, too. For PANI, if the surface resistance is about 140 $\Omega$/$\square$, the shielding effectiveness is about 11 dB in the far field, and about 13 dB in the near field at 1 GHz. For PEDOT, when the surface resistance is about 200 $\Omega$/$\square$, the shielding effectiveness is about 3 dB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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