탄소나노튜브(CNT) 기반의 멤브레인은 높은 물 전달률과 직경에 따른 이온 배제율로 해수담수, 물질 정화 등을 위한 분리막으로써의 가능성을 보여 주었다. 이온 선택성은 CNT 기반 멤브레인의 응용 분야를 확대하기 위한 중요한 요소이며, 기능기를 이용하여 이온 선택성의 조절이 가능함이 보고되었다. 다양한 원자가/크기의 이온이 혼합될 경우, 이온-기능기간 작용력 뿐만 아니라 이온-이온간의 작용력, 이온의 크기에 의한 반발력 등이 복합적으로 작용한다. 이에 본 연구에서는 분자동역학 전산모사를 통하여, 상이한 원자가/크기를 가진 이온의 혼합이 기능화된 CNT의 이온 선택성에 미치는 영향을 연구 하였다. Potential of Mean Force 계산을 통하여 이온 투과에 대한 자유 에너지 장벽을 계산하였으며, CNT 크기 변화, 전하량 변화를 통하여 이온 선택성과 배제에 영향을 미치는 요소를 분석하였다. 본 연구는 CNT 멤브레인을 이용한 분리막 설계, 생체 이온 전달 채널 모사 등에 유용할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 탄소나노튜브/화이버/폴리머 복합소재 구조에 대한 재료 물성 및 강성 추정을 다룬다. 수정된 Halpin-Tsai 모델을 적용한 멀티 스케일 해석은 탄소나노튜브의 함유량 비율, CNT 두께-길이 비율, 화이버 부피 함유량, 그리고 화이버 보강각도 변화에 따라서 수행되었다. 본 연구에서 제시한 멀티-스케일 접근방법은 기존 모델을 적용하여 얻은 결과와 비교하여 검증하였다. 매개변수 해석을 통하여 CNT의 적절한 함유량은 적층된 CNTFPC 구조의 구조성능의 향상시킬 수 있는 중요한 특성을 규명하였다.

Nickel oxide(NiO) thin films, nanorods, and carbon nanotube(CNT)/NiO core-shell nanorod structures are fabricated by sputtering Nickel at different deposition time on alumina substrates or single wall carbon nanotube templates followed by oxidation treatments at different temperatures, 400 and 700 oC. Structural analyses are carried out by scanning electron microscopy and x-ray diffraction. NiO thinfilm, nanorod and CNT/NiO core-shell nanorod structurals of the gas sensor structures are tested for detection of H2S gas. The NiO structures exhibit the highest response at 200 oC and high selectivity to H2S among other gases of NO, NH3, H2, CO, etc. The nanorod structures have a higher sensing performance than the thin films and carbon nanotube/NiO core-shell structures. The gold catalyst deposited on NiO nanorods further improve the sensing performance, particularly the recovery kinetics.

본 연구에서는 해수를 유도용액으로 사용하고 하수처리수를 공급수로 사용하는 정삼투막 공정의 유기/바이오 오염물에 의한 막오염을 저감하기 위해 폴리도파민/탄소 나노 튜브 복합 분리막을 제작하였다. 분리막은 기존 계면중합반응에 탄소 나노 튜브를 첨가하여 초박형 복합 분리막을 제조한 후, 폴리도파민으로 코팅시켜 제조하였다. 제작 된 분리막은 알긴산나트륨(Sodium alginate)용액과 미생물(Pseudomonas aeruginosa PA01) 부착 실험을 통하여 수투과도와 막오염도를 평가하였다. 그 결과, 폴리도파민/탄소 나노 튜브 복합 분리막은 복합되지 않은 분리막에 비하여 높은 수투과도와 낮은 막오염 성능을 보였다.

We carried out a dynamic instability assessment of carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) and carbon nanotubes/fiber/polymer composite (CNTFPC) skew plates based on the high-order shear deformation plate theory (HSDT). The multiscale interactions between carbon nanotube (CNT) ratios and skew angles on the dynamic instability for various length-thickness ratios are studied using a two-dimensional finite element model developed for this study. The results were verified by those reported in the literature show the interactions between the CNT reinforcement and skew angles in the skew laminate. Numerical examples show the importance of CNT reinforcement when assessing the dynamic instability of CNTRC and CNTFPC skew plates.

매년 도로면 결빙으로 인한 교통 사고량이 증가를 하고 있다. 따라서 결빙으로 인한 사고를 미연에 방지하고자 다양한 결빙방지기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 도로면 결빙방지를 위해 Multi-wall carbon nanotube(MWCNT)를 이용하여 결빙방지 효과를 살펴보았다. 실험에 사용된 실험체는 도로공사 표준시방서의 포장콘크리트 배합 비에 따라 500*150*50mm의 크기로 제작된 콘크리트 슬래브에 100*100*50mm크기의 MWCNT 발열체를 삽입하여 제작하였다. 총 제작된 실험체는 MWCNT를 콘크리트 슬래브의 중앙에 1개 설치한 경우와 200mm 간격으로 설치한 경우, 각각 3개씩, 총 6개를 제작하여 실내실험을 수행하였다. 실내실험은 영하 10°C의 냉동챔버에서 발열체의 온도를 60°C로 유지하며 120분 동안 실시하였다 그림 1은 MWCNT를 1개 장착한 경우로써 120분이 경과 후 MWCNT로부터 77mm까지 0°C(상온)로 나타났다. 그림 2는 MWCNT를 200mm 간격으로 2개 장착한 경우로써 120분이 경과 후 MWCNT 설치한 안쪽의 모든 표면에서 상온으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2개 장착한 경우 발열체 사이간의 열 중첩 효과로 인한 온도 상승효과와 유효발열거리(표면온도가 0°C이상으로 나타났을 때의 거리)가 증가함을 확인할 수 있었다.

In this study, we investigate the effect of the diffusion barrier and substrate temperature on the length of carbon nanotubes. For synthesizing vertically aligned carbon nanotubes, thermal chemical vapor deposition is used and a substrate with a catalytic layer and a buffer layer is prepared using an e-beam evaporator. The length of the carbon nanotubes synthesized on the catalytic layer/diffusion barrier on the silicon substrate is longer than that without a diffusion barrier because the diffusion barrier prevents generation of silicon carbide from the diffusion of carbon atoms into the silicon substrate. The deposition temperature of the catalyst and alumina are varied from room temperature to 150°C, 200°C, and 250°C. On increasing the substrate temperature on depositing the buffer layer on the silicon substrate, shorter carbon nanotubes are obtained owing to the increased bonding force between the buffer layer and silicon substrate. The reason why different lengths of carbon nanotubes are obtained is that the higher bonding force between the buffer layer and the substrate layer prevents uniformity of catalytic islands for synthesizing carbon nanotubes.

Thin-film nanocomposite (TFN) reverse osmosis (RO) membranes have drawn keen attention to overcome the limitations in polymeric desalination membranes. However, preparation of TFN-RO membranes using conventional protocol involves problems such as a waste of expensive nanomaterials and inaccurate control of loading amount. In this work, we suggest a new protocol of TFN-RO membranes through pre-adsorption of carbon nanotubes (CNTs) on the support layer using spray coating. SEM images of spray coated supports showed well-dispersed adsorption of CNTs compared with those using conventional method. RO performances of TFN membranes using spray coating were comparable to conventionally prepared membranes. Thus, this new protocol is useful to prepare TFN membranes in terms of cost-efficiency.

In this study, we investigated to the heat transfer performance of coating nano-structure with various shapes and patterns on the heat transfer surface. As a result of the measurement of the 3D nano shape, it was confirmed that the roughness generally increases when the adhesive is sprayed on the coating surface and finished durability experiment. In the case of TEOS adhesive, the roughness increased by 0.074 ㎛, 0.012 ㎛ and 0.015 ㎛, and the contact angle decreased 12.64°, 1.31°, 9.84° at the coating time of 120 seconds, 180 seconds and 240 seconds, respectively. In the case of PVA adhesive, the roughness increased by 0.069 ㎛, 0.056 ㎛ and 0.03 ㎛, and the contact angle decreased 2.85°, 4.82°, 6.96° at the coating time of 120 seconds, 180 seconds and 240 seconds, respectively. In the case of DGEBF adhesive, the roughness increased by 0.042 ㎛, 0.053 ㎛ and 0 ㎛, and the contact angle decreased 0.81° at the coating time of 120 seconds, increased 4.82°, 6.96° at the coating time of 180 seconds and 240 seconds, respectively. As a result, the durability tends to decrease as more nano-structures are deposited, and 3D nano shapes, contact angles and SEM photographs showed that the performance of the PVA adhesive was superior among the three adhesives.

A TiO2/CNT nanohybrid photocatalyst is synthesized via sol-gel route, with titanium (IV) isopropoxide and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as the starting materials. The microstructures and phase constitution of the nanohybrid TiO2/CNT (0.005wt%) samples after calcination at 450oC, 550oC and 650oC in air are compared with those of pure TiO2 using field-emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. In addition, the photocatalytic activity of the nanohybrid is compared with that of pure TiO2 with regard to the degradation of methyl orange under visible light irradiation. The TiO2/CNT composite exhibits a fast grain growth and phase transformation during calcination. The nanocomposite shows enhanced photocatalytic activity under visible light irradiation in comparison to pure TiO2 owing to not only better adsorption capability of CNT but also effective electron transfer between TiO2 and CNTs. However, the high calcination temperature of 650oC, regardless of addition of CNT, causes a decrease in photocatalytic activity because of grain growth and phase transformation to rutile. These results such as fast phase transformation to rutile and effective electron transfer are related to carbon doping into TiO2.

탄소나노튜브(MWCNT)는 그 구조적 특징에 따라 열적, 기계적 안정성이 우수하며 고분자 매트릭스 내에 소량만 첨가하여도 향상된 물성을 얻을 수 있다. 그러나 탄소나노튜브를 고분자 복합체에 응용 시 분산이 필수적으로 요구되기 때문에 전처리 기술이 필요하다. 본 연구에서는 PEO 막의 CO2 투과도 향상을 위해 PEO/EVA 혼합물에 산처리를 통해 표면에 친수성기가 도입된 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT-COOH)를 첨가하여 PEO/EVA/MWCNT 혼성막을 제조하였다. 제조된 혼성막의 특성을 FT-IR, TGA, SEM 분석으로 확인하였다.

본 연구에서는 유연성을 갖는 전극 제조를 위해 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜 브 복합체를 금이 코팅된 PET 기판 위에 스프레이 코팅하였다. 제조된 플렉시블한 전극의 전기 용량 값 은 1 M의 황산 전해질과 100 mV s-1 의 주사속도에서 82 F g-1 으로 측정 되었으며, 이 용량 값은 500 번의 굽힘 시험 후에 38 F g-1 로 감소되는 현상을 확인 하였다. 또한, 이러한 결과는 정전류 충 방전과 전기화학 임피던스법을 포함한 전기화학적 분석 결과와도 부합하는 결과를 나타내었다. 유연성을 갖는 환원된 그래핀 옥사이드/단일벽 탄소나노튜브 복합체 전극은 500회의 반복적인 굽힘 시험 후에도 대략 50%의 초기 전기 용량 값을 유지 할 수 있었으며, 이러한 여러 가지 전기화학적 특성을 고려하여 볼 때 미래 개발 가능한 플렉시블한 에너지 저장 매체로써의 적용이 가능 하다는 점을 확인 할 수 있었 다.

본 연구에서는 유연성을 갖는 전극 제조를 위해 산 처리된 단일벽 탄소나노튜브 (Acid treated-SWCNTs)를 금이 코팅된 PET 기판 위에 스프레이 코팅하였다. 단일벽 탄소나노튜브가 가지는 단점을 보완하기 위하여 산 처리 공정을 이용하여 나노튜브에 작용기를 도입하여 분산성을 극대화 시켰 으며 전기화학적 특성을 향상 시켰다. 스프레이 기술을 이용하여 제조된 유연성을 갖는 단일벽 탄소나노 튜브 기반의 전극을 1 M의 황산 전해질에서 순환 전압 전류법, 임피던스 분광법 그리고 충·방전 시험을 통하여 전기화학적 특성을 분석 하였다. 그 결과, 응력을 가하지 않은 전극의 전기 용량값은 67 F․g-1로 측정 되었으며, 1000번의 충·방전 시험 후에는 전기 용량값이 63 F․g-1 (94 % 유지)로 감소하는 결과를 보였다. 이에 반하여, 탄소나노튜브 기반의 플렉시블 전극은 500번의 굽힘 시험 (bending test)과 6000 번의 충·방전 시험 후에는 초기의 전기 용량값 (67 F․g-1)이 유지되는 결과를 얻었다.

Thin-film composite membranes (TFCs) have dominated desalination markets for recent decades, but a higher water permeance is still necessary to reduce the energy consumption. Although most researches have focused on the ultrathin active layer of TFCs, the supports should also be considered to further enhance the membrane performances. In this study, TFCs were fabricated on PSf supports containing carbon nanotubes (CNT) by interfacial polymerization. CNT/PSf supports show rougher and more porous surface morphologies than those of bare PSf supports. Because of such surface characteristics, CNT/PSf supports were favorable to increase the roughness and surface area of TFCs. Consequently, TFCs prepared on CNT/PSf nanocomposite supports showed a 41% enhanced water permeance without losing its salt rejection compared to the bare TFCs.

Fabrication of iron oxide/carbon nanotube composite structures for detection of ammonia gas at room temperature is reported. The iron oxide/carbon nanotube composite structures are fabricated by in situ co-arc-discharge method using a graphite source with varying numbers of iron wires inserted. The composite structures reveal higher response signals at room temperature than at high temperatures. As the number of iron wires inserted increased, the volume of carbon nanotubes and iron nanoparticles produced increased. The oxidation condition of the composite structures varied the carbon nanotube/iron oxide ratio in the structure and, consequently, the resistance of the structures and, finally, the ammonia gas sensing performance. The highest sensor performance was realized with 500 oC/2 h oxidation heat-treatment condition, in which most of the carbon nanotubes were removed from the composite and iron oxide played the main role of ammonia sensing. The response signal level was 62% at room temperature. We also found that UV irradiation enhances the sensing response with reduced recovery time.