본 연구는 현재 올레핀/파라핀 분리에서 사용되는 극저온 분리법을 대체하기 위한 촉진수송 분리막에 대한 연구이 다. 촉진수송 분리 막을 상업화하기 위해서는 비용 절감 또한 매우 중요한 요소이다. 하지만 많은 연구가 이루어지고 있는 AgBF4 는 상대적으로 고가인 은 염이기 때문에 이를 대체하기 위해 비교적 저렴한 AgCF3SO3를 이용하여 PEBAX-2533/AgCF3SO3/ Al(NO3)3 복합막을 제조하였다. 분리막의 특성은 SEM, FT-IR, RAMAN을 통해 분석되었으며, 이번 연구를 통해 고분자 매 트릭스가 장기 안정성에 영향을 준다는 사실을 확인하였다.

In this work, narrow-band green-emitting CsPbBr3 particles are embedded in commercialized glass composites by a facile dry process. By optimizing the method through sintering in glass frit (GF) composites including CsBr and PbBr2, used as precursors, the encapsulation of CsPbBr3 particles made them waterproof with green fluorescence. To improve the fluorescent properties by reducing aggregation of CsPbBr3, fumed silica (FS) is additionally used to help particles avoid bulking up in the glass matrix. The CsPbBr3 perovskite/glass composites are characterized using scanning electron microscopy (SEM) images and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) maps, which support the existence of CsPbBr3 particles in the glass matrix. The photoluminescence (PL) properties demonstrate that the emission spectrum peak, full width at half maximum (FWHM), and photoluminescence quantum yield (PLQY) values are 519 nm, 17 nm, and 17.7 %. We also confirm the water-resistant properties. To enhance water/moisture stability, the composite sample is put directly into water, with its PLQY monitored periodically under UV light.

The mechanical properties and microstructures of hexagonal boron nitride (h-BN)-reinforced cement composites are experimentally studied for three and seven curing days. Various sizes (5, 10, and 18 μm) and concentrations (0.1%, 0.25%, 0.5%, and 1.0%) of h-BN are dispersed by the tip ultrasonication method in water and incorporated into the cement composite. The compressive strength of the h-BN reinforced cements increases by 40.9%, when 0.5 wt% of 18 μm-sized h-BN is added. However, the compressive strength decreases when the 1.0 wt% cement composite is added, owing to the aggregation of the h-BNs in the cement composite. The microstructural characterization of the h-BN-reinforced cement composite indicates that the h-BNs act as bridges connecting the cracks, resulting in improved mechanical properties for the reinforced cement composite.

최근에는 대규모 건축 및 토목 구조물로 인해 건설 부재의 고강도 및 경량화에 대한 요구가 높아지고 있다. 기존의 경량 시멘트 복합체의 경우 단위 체적 중량이 낮아질 수 있으나 강도 저하 문제가 발생한다. 일반적으로 경량화를 위해서는 시멘트 복합체를 배합할 때 일반 경량골재와 고무경량골재, 플라스틱 펠릿 등 다양한 인공 경량골재를 이용한 시멘트 복합체를 혼 합하여 경량화를 확보할 수 있다. 이 중 시멘트 복합체의 인공 경량골재로 플라스틱을 사용하면 상대적으로 골재 자체의 강도를 확보할 수 있지만 재료의 표면 특성으로 인해 시멘트 페이스트에 부착하는데 불리하고 골재로서의 사용이 불리하다. 이에 본 연구에서는 골재로 가장 적합한 플라스틱의 유형을 선택하기 위해 다양한 유형의 플라스틱 시멘트 화합물을 변수로 하여 실험을 진행하였고 실험 결과 플라스틱의 비중이나 표면 재질에 의해서 시멘트 복합체의 물리적 성질이 변화하는 것을 확인할 수 있었다.

현대에 사용되는 콘크리트는 혼화재료 적용을 통하여 워커빌리티와 구조적 성능을 향상시킬 수 있고 극한 환경에서 적용 가능한 기능성 콘크리트로 개발되었으나 외부 요인에 의한 부식, 인장력에 취약한 구조적 한계는 콘크리트의 활용 범위를 제한하였다. 이러한 콘크리트의 단점을 해결하는 방안으로 신소재로써 각광받고 있으며 고유의 기능을 부여할 수 있는 Smart material을 활용하고자 하며 Smart material 중 하나인 탄소나노튜브는 콘크리트의 보강재 중 하나인 철근보다 더 뛰어난 역학적 성능을 보이므로 콘크리트 내 적용을 통해 콘크리트의 향상된 구조성능을 기대할 수 있다. 또 다른 Smart material중 하나인 자기치유 혼화재는 콘크리트 균열면의 앙금 반응을 통해 균열을 메움으로써 콘크리트의 균열 부분 및 내부 배근재의 부식을 최소화하고자 한다. 탄소나노튜브는 시멘트 질량의 0.1, 0.3, 0.5%, 자기치유 콘크리트는 시멘트 질량의 6, 8, 10%만큼 혼입된 콘크리트 복합체의 역학적 거동을 검토하기 위해서 압축강도 시험과 휨시험을 수행하였으며 휨시험이 종료된 시편을 수중에 넣어 0,3,7,14,21,28,56,84일간 자기치유 성능을 검토하였다. 휨시험의 경우 OPC시편과 비교하여 동일 변위에 대해 높은 하중 변화를 보였으나 취성도가 증가하였다. 자기치유 실험의 경우 탄소나노튜브의 경우 일반 OPC 시편보다 약간 향상된 자기치유 성능을 보였으나 혼입량 증가에 따른 경향성을 보이지 못하였다. 자기치유 혼화재의 경우 OPC 또는 탄소나노튜브 혼입 콘크리트보다 초기 속도면에서 느린 회복률을 보였으나 최종 회복률에서 더 우수한 결과를 보였으며 이러한 현상은 혼입율의 증가에 따라 해당 경향이 더 뚜렷히 보였다.

Recently, interest in technology for eco-friendly energy harvesting has been increasing. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most fascinating materials that has been used in energy harvesting technology as well as micro-filters by utilizing an electrostatic effect. To enhance the performance of the electrostatic effect-based nanogenerator, most studies have focused on enlarging the contact surface area of the pair of materials with different triboelectric series. For this reason, one-dimensional nanofibers have been widely used recently. In order to realize practical energy-harvesting applications, PVDF nanofibers are modified by enlarging their contact surface area, modulating the microstructure of the surface, and maximizing the fraction of the β-phase by incorporating additives or forming composites with inorganic nanoparticles. Among them, nanocomposite structures incorporating various nanoparticles have been widely investigated to increase the β-phase through strong hydrogen bonding or ion-dipole interactions with -CF2/CH2- of PVDF as well as to enhance the mechanical strength. In this study, we report the recent advances in the nanocomposite structure of PVDF nanofibers and inorganic nanopowders.

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.

고분자를 기반으로 하는 고체 전해질은 수퍼커패시터, 배터리, 센서, 액추에이터 등 다양한 전기화학 소자에 응용이 가능한 소재로써, 기존 고분자 전해질의 낮은 이온전도도를 향상시키기 위해서 다양한 이온성 액체 기반의 고체 전해질에 관한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이온성 액체의 높은 전기적 특성 및 전기화학적, 열적 안정성과 고분자의 우수한 기계적인 강도를 활용한 젤 상태의 고체 전해질인 이온젤은 차세대 웨어러블 및 플렉시블 전자소자에 응용되어 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 이온성 액체와 고분자 기반의 고체 전해질을 제조하고 특성을 분석하여 탄소나노복합체 기반의 전극 에 적용하여 다양한 전자소자에 응용이 가능한 이온전도도 및 안정성이 향상된 이온성 액체 기반의 고체 전해질을 개발하고자 한다. 제조된 고체전해질은 전기화학적 임피던스법을 이용하여 이온 전도도를 측정 하여 보았으며 이온성 액체를 첨가하여 제조한 고체전해질의 이온 전도도가 1.26 x 10-1 S/cm 로 확인 되었다. 또한 제조된 고체 전해질을 이용하여 전고체형 수퍼커패시터를 제조하여 전기화학적 특성을 비교 하여 보았으며, 수퍼커패시터의 전기화학적 특성 역시 이온성 액체를 첨가하여 제조된 고체 전해질을 사 용하였을 때 향상된 전기화학적 특성을 나타내었다.

본 연구에서는 구리 이온(Cu2+ ion) 제거를 위한 산화철(Fe3O4)/다공성 탄소 복합체를 합성하였으며, 이를 바탕으로 구리 이온 제거에 대한 특성 평가를 실시하였다. SEM, XRD 분석을 진행하여 수열합성(hydrothermal) 반응을 이용한 산화철/다공성 탄소 복합체의 형태와 구조를 확인하였다. BET 분석을 통해 비표면적과 기공 크기를 확인하였으며, UV-vis 장비를 통해 성능 평가를 실시하여 자성이 있는 Fe3O4와 다공성 탄소와의 시너지효과를 통해 액체 상태에서 존재하는 구리 이온을 제거할 수 있는 가능성을 제시하였다.

올레핀/파라핀 분리를 위해 silver nanoparticle을 운반체로 이용하는 촉진수송막이 최근 많은 관심을 받고 있다. 기존 연구에서는 silver nanoparticle의 전구체로서 AgBF4가 사용되어 왔다. 하지만 상대적으로 고가에 속하는 AgBF4는 상업화에 적합하지 않기 때문에 비교적 저렴한 AgClO4를 전구체로 이용해 제조된 silver nanopaticle를 활용해서 PEBAX-5513/AgNPs (전구체: AgClO4)/7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) 복합막이 제조되었다. 그러나 여러 조성의 복합막이 제조되었으 나 올레핀 분리성능은 관찰되지 않았다. FT-IR 분석 결과는 PEBAX-5513 고분자 내에서 silver nanoparticle이 형성되고 TCNQ에 의해 표면이 양극성화 되는 것을 확인하였지만 형성된 silver nanoparticle이 안정화 되지 못한 것으로 분석되었다. 이러한 결과들을 통해 은염 전구체의 음이온이 올레핀/파라핀 분리막에서 중요한 역할을 하는 것으로 판단되었다.