본 연구는 도로 노면의 결빙을 방지하기 위해 열적 특성을 갖는 콘크리트를 개발했습니다. 팽창 점 토에 상변화 물질(PCM)을 함침 시키고, 고열 전도성 에폭시와 실리카 흄으로 이중코팅을 하여 PCM 물질의 유출 방지, 골재의 부착성 개선, 열적 성능 개선을 하였으며 이를 DSC를 통해 열적 성능 평가 를 진행하여 확인했습니다. 또한 상변화 물질과 경량골재의 사용으로 인한 강도 감소 개선을 위한 CNT 혼합으로 강도 감소를 25% 개선하였습니다.

The conventional multi-scale modelling approach that predicts carbon nanotube (CNT) growth region in heterogeneous flame environment is computationally exhaustive. Thus, the present study is the first attempt to develop a zero-dimensional model based on existing multi-scale model where mixture fraction z and the stoichiometric mixture fraction zst are employed to correlate burner operating conditions and CNT growth region for diffusion flames. Baseline flame models for inverse and normal diffusion flames are first established with satisfactory validation of the flame temperature and growth region prediction at various operating conditions. Prior to developing the correlation, investigation on the effects of zst on CNT growth region is carried out for 17 flame conditions with zst of 0.05 to 0.31. The developed correlation indicates linear ( zlb=1.54zst +0.11) and quadratic ( zhb=zst(7-13zst )) models for the zlb and zhb corresponding to the low and high boundaries of mixture fraction, respectively, where both parameters dictate the range of CNT growth rate (GR) in the mixture fraction space. Based on the developed correlations, the CNT growth in mixture fraction space is optimum in the flame with medium-range zst conditions between 0.15 and 0.25. The stronger relationship between growth-region mixture-fraction (GRMF) and zst at the near field region close to the flame sheet compared to that of the far field region away from the flame sheet is due to the higher temperature gradient at the former region compared to that of the latter region. The developed models also reveal three distinct regions that are early expansion, optimum, and reduction of GRMF at varying zst.

석유기반 플라스틱의 대체제인 폴리하드록시부틸레이트(polyhydroxybutyrate, PHB)의 기존 추출방법은 분자량 감 소 및 물성 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 기능화 된 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)를 부착한 돌기형 탄소나노튜브 분리막의 여과를 통해 물리적 파쇄를 발생시켜 미생물 내 축적된 PHB를 추출하고자 하였다. 돌기형 탄소나노튜브 분리막의 물리적 파쇄를 확인하기 위해 대장균 용액으로 여과 실험을 수행하여 불활성화를 관찰하였다. 또한 PHB를 축적한 미생물 용 액의 여과를 수행하여 PHB가 추출되었는지 확인하였더니 가장 대표적인 추출방법인 chloroform과 비교하여도 여과로 인한 추출이 4% 높은 성능을 가진 것을 관찰하였다. 본 결과를 통해 친환경적 바이오 플라스틱 회수를 위한 돌기형 탄소나노튜브 분리막의 적용 가능성을 확인하였다.

In this study, hybrid aerogels containing carbon nanoparticles (CNP) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were synthesized via sol–gel method using resorcinol/formaldehyde precursors through a hydrolysis-condensation reaction mechanism. Porous carbonaceous structures were achieved by freeze-drying of the organic gels followed by controlled carbonization under an inert gas. The samples were characterized by various techniques such as FTIR, BJH, FESEM, CV, and EIS. The specific surface area and total pore volume of the aerogel sample were measured to be as high as 452 m2/ g and 0.782 cm3/ g, respectively, thus enhancing the electric double-layer formation. Electrochemical tests on the samples showed a large specific capacitance (212 F/g) and an excellent cyclic stability over 3000 cycles. Performance of the synthesized structures was subsequently assessed as electrodes in a capacitive deionization (CDI) process. At the operating conditions of 1.6 V voltage, flow rate of 20 mL/min, and NaCl concentration of 1000 mg/L a promising adsorption capacity around 42.08 mg/g was achieved.

In this study, superior carbon nanotubes (CNT) were chemically modified with itaconic acid (IA) and a polyaniline (PANI) composite was formed and used to remove methylene blue (MB) dye from an aqueous solution. The capacity of CNTs modified with IA (IA/CNT) and composited with PANI (PANI/CNT) to remove MB dye from an aqueous solution was compared and investigated. The effects of parameters such as pH (3–10), adsorbent dose (0.8–8 g/L), initial dye concentration (10–100 mg/L), and temperature (25–55 °C) on MB adsorption were investigated. IA/CNT and PANI/CNT adsorbents were characterized by analyzes such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), transmission electron microscope (TEM), and Brunauer, Emmett and Teller (BET). It was determined that the isotherm data fit the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity (qmax) of PANI/CNT and IA/CNT calculated according to this model (at 25 °C) was 12.78 and 32.78 mg g− 1, respectively. Thermodynamic analysis results showed that the adsorption was exothermic, feasible, and spontaneous. It can be said that the possible mechanism of MB on PANI/CNT and IA/CNT adsorbents occurs with the participation of π–π interaction, electrostatic attraction and hydrogen bonding.

본 연구의 목적은 PET를 재활용하여 만든 물질재생 PET사를 함침공정을 통해 고전도성의 E-textile로 제작하는 것이다. 소수성의 성질을 가지고 있는 PET사는 virgin과 recycled 모두 함침공정을 통해 전자섬유로 제작되었을 때에 높은 전도성을 부여하기 힘들다는 특징이 있다. 함침공정의 효율성 향상을 위해 FEMTO SCIENCE사의 Covance-2mprfq 모델을 사용하여 재생 PET사로 이루어진 시료를 50w 5분, 10분간 플라즈마로 표면 개질하였다. 이 후 SWCNT 분산액(.1wt%, cobon 사)에 5분간 시료를 담근 후 패딩기(Padder, DAELIM lab)를 통해 시료 안쪽으로 용액이 잘 스며들도록 Dip-coating 진행하였다. 공정이 완료된 후 저항측정을 양끝점에서 멀티미터를 통해 측정하 고 좀 더 넓은 전극을 통해 정밀하게 다시 측정하였다. 고찰한 결과 플라즈마 표면 개질을 통해 함침공정을 통한 고전도성 부여가 가능해졌음을 확인할 수 있었다. 10분간 표면 개질한 경우 저항이 최대 2.880배 감소하였다. 본 연구결과를 기반으로 스마트 웨어러블 분야에서 활용되는 E-textile 또한 recycle 소재로 제작함으로써 석유자원을 절약하고 탄소배출량을 감소시킬 수 있는 스마트 웨어러블 제품을 개발하고자 한다.

This article presents recent advancements in the development of flexible piezoresistive strain sensors based on carbon nanotubes (CNTs)–polymer composites, with particular attention to their electromechanical properties. Various fabrication approaches and material preparation of CNTs–polymer composites with improved piezoresistive performance are introduced. Moreover, the article presents the working principle of the piezoresistive sensors in terms of the tunneling effect and disconnection-reconnection mechanism. The sensing performances of recently reported applications are studied. This work also reveals that the CNTs–polymer composites have great potential for flexible, skin-mountable, and wearable electronics applications. Finally, possible challenges for the future developments of CNTs–polymer composites are discussed.

This work using first-principles theory proposed PdN3- doped CNT ( PdN3-CNT) as a potential gas sensor for detection of NO, NO2 and O3 in the air insulated equipment, to evaluate its operation status. Results indicate that the PdN3- CNT behaves chemisorption upon three gas species, with adsorption energy (Ead) of − 2.15, − 1.91 and − 1.96 eV, and charge-transfer (QT) of − 0.141, − 0.325 and − 0.419 e, respectively. The band structure (BS) and density of state (DOS) analysis reveal that the gas adsorptions cause remarkable deformations in the electronic property of the PdN3- CNT, leading to the increase of the bandgap for the gas adsorbed systems and verifying the strong binding force of the bonded atoms from the orbital DOS. Combined with the results by frontier molecular orbital theory, we presume that PdN3- CNT is a promising sensing material to be explored as a resistance-type gas sensor for detection of NOx with higher electrical response upon NO. It is our hope that our theoretical assumption could be further studied and realized in the following experiential research, which would be meaningful to propose novel sensing candidate in the field of electrical engineering to guarantee the safe operation of the air insulation equipment.

본 연구의 목적은 본 연구에서는 탄소나노튜브 기반의 신축성 직물 센서의 모양과 의복 상 부착 위치가 아동의 사지 관절 동작 센싱 성능에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 아동의 사지 동작 센싱에 적합한 직물 동작 센서의 요건을 규명하고자 하였다. 실험 대상 아동에게 2종의 센서 모양과 2개의 센서 부착 위치에 따라 조작된 실험복을 착의시킨 후 60 deg/sec의 속도로, 팔과 다리의 굽힘-폄 동작(60°, 90°의 동작 각도별로 10회씩 3회 반복 동작, 총 60회 동작)에 의한 직물 센서의 신장과 수축에 따른 전압의 변화량을 측정하였으며, 가속도 센서를 함께 부착하여, 센싱 결과의 일치 도를 분석함으로써 신뢰도를 검증하였다. 실험 결과 아동의 팔과 다리 동작을 가장 효율적으로 측정할 수 있는 직물 센서의 구성 요건은 장방형 모양 센서 및 관절로부터 4㎝ 아래 부위에 부착된 센서로 나타났다. 본 연구에서는 아동의 사지 동작 측정에 적합한 직물 센서를 개발하고 관절동작 센싱에 적합한 센서의 모양과 의복 상 부착 위치에 대한 조건 을 분석하였으며, 의복에 통합된 유연한 직물 센서를 활용하여 인체 부위별 동작 센싱이 가능하다는 것을 규명하였다.

본 연구의 목적은 마우스 사용 시 손목터널증후군을 예방할 수 있는 스마트장갑을 연구하는 것이다. 연구에 앞서 손목의 좌·우 움직임은 미세하므로 게이지율(Gauge Factor)이 크고, 이력현상(Hysteresis)이 적은 인장 직물 센서가 필요하다. 만능재료시험기(UTM)를 통해 4가지의 직물을 분석하여 각각의 게이지율을 계산하고, 이력현상도 가장 적은 직물을 선택하였다. 또한, 3가지 부착방법을 아두이노로 분석하여 센서값 변화(△Sensor Value) 값이 큰 방법을 선택하였다. 선택된 직물과 부착방법으로 제작한 프로토타입을 아두이노를 통해 데이터 패턴을 분석하였다. 첫 번째 는 센서 1개(A 센서)로만 파악하는 방법이고, 두 번째로는 센서 2개(A, B 센서)로 파악하는 방법이다. 손목 왼쪽(A 센서), 손목 오른쪽(B 센서) 양쪽에 인장 직물 센서를 부착하고, 손목을 오른쪽으로 꺾을 때 A 센서는 늘어나서 △ Sensor Value 값이 커지고, B 센서는 줄어들어서 △Sensor Value가 작아진다. 반면에 손목을 왼쪽으로 꺾을 때는반대로 패턴이 분석되었다. 본 연구를 통해 손목이 꺾일 시 LED가 켜지는 알고리즘으로 손목터널증후군을 예방하는 스마트장갑을 연구하였고, 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 10명을 대상으로 직접 마우스를 사용하면서 실제 사용 시 문제점을 파악하고 파악된 문제점을 해결하고자 한다.

In this study, Fe–Mo–MgO catalysts for the synthesis of carbon nanotubes (CNTs) were prepared using the combustion method and CNTs were synthesized through catalytic chemical vapor deposition. The combustion time was controlled to 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, and 24 h in the catalyst preparation stage. The residual carbon contents after the combustion stage and the morphologies of synthesized CNTs were also analyzed. The diameter, yield, and crystallinity of the synthesized CNTs were found to remarkably vary according to the combustion time in the catalyst preparation process. The amount of residual carbon in the catalyst considerably affects the purity, crystallinity, diameter and its distribution, and wall number of CNTs. Based on the yield and crystallinity, CNTs synthesized using the catalyst with a combustion time of 3 h were determined to be the most appropriate for application in field emitters

Aluminium metal matrix composites (AMMCs) are the fastest developing materials for structural applications due to their high specific weight, modulus, resistance to corrosion and wear, and high temperature strength. Carbon nanotubes (CNTs) is known as the material of the twenty-first century for its various applications in structural components for their high specific strength as well as functional materials for their exciting thermal and electrical characteristics. The present study comprise a systematic literature review of Al/CNT nanocomposites fabricated through a solid state friction stir processing. The present review is primarily focussed on the dispersion and survivability of CNTs in the Al matrix because these are the key factors in deciding the mechanical properties of the fabricated composite. Additionally, the formability, weldability and machinability of the FSPed fabricated composites reinforced with CNTs are also summarised here. Based on the detailed literature review, following research gaps are identified which require a critical and more focussed attention of the scientific community working in this research area: (i) the presence of agglomeration or clustering of CNTs in the composite, (ii) survivability and shortening of CNTs during FSP, (iii) interfacial reactions or the formation of reaction products (such as Al4C3) between Al matrix and CNTs, and (iv) the unidirectional alignment of CNTs in the fabricated composite. Important suggestions for further research in effective dispersion of CNTs with its preserved structure by FSP are also provided.

최근 ICT 산업의 기술혁신이 일어남에 따라 생체신호을 인식하고 이에 대해 대응을 하기 위한 웨어러블 센싱 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 단순한 함침과정을 통해 3차원 스페이서(3D spacer)직물 을 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)분산용액에 함침공정을 진행해 단일층(monolayer) 압전 저항형 압력 센서 (piezoresistive pressure sensor)를 개발하였다. 3D 스페이서 원단에 전기전도성을 부여하기 위해 시료를 SWCNT 분 산용액에 함침공정을 진행한 후 건조하는 과정을 거쳤다. 함침된 시료의 전기적 특성을 파악하기 위해 UTM (Universal Testing Machine)과 멀티미터를 이용해서 압력의 변화에 따른 저항의 변화를 측정하였다. 또한 센서의 전기적 특성의 변화를 관찰하기 위해 분산용액의 농도, 함침횟수, 시료의 두께를 다르게 해서 시료의 센서로서의 성능을 평가했다. 그 결과 wt0.1%의 SWCNT 분산용액에 함침공정을 2번 진행한 시료가 센서로서 가장 뛰어난 성능 을 나타냄을 알 수 있었다. 두께별로는 7mm 두께의 센서가 가장 높은 GF를 보이고 13mm 두께의 센서가 작동범위가 가장 넓음을 확인했다. 본 연구를 통해 3D spacer 원단으로 제작한 스마트 텍스타일 센서는 공정과정이 단순하면서도 센서로서 성능이 뛰어나다는 장점을 확인할 수 있었다.

Lightweight and flexible electromagnetic interference (EMI) shielding materials are in great demand for wearable EMI device. In the present work, lightweight and flexible carbon nanotube (CNT)/ferroferric oxide ( Fe3O4) composite film was made through a feasible chemical vapor deposition process for CNT film synthesis, followed by a hydrothermal reduction process for Fe3O4 coating. In the as-prepared composite, CNT film and Fe3O4 particles work as conductive skeleton and strong magnetic particle, respectively. The as-prepared composite film shows a novel EMI shielding effectiveness (SE) of 91 dB in the X-band, a small thickness of 0.09 mm and a low density of 0.86 g/cm3, which is superior to most of the carbonbased EMI materials.