본 연구에서는 순수 PEBAX® 분리막의 투과특성을 향상시키기 위해 개질된 fumed silica 나노입자를 혼합한 MMMs (mixed matrix membranes) 타입의 PEBAX®/fumed silica 하이브리드 분리막을 제조하고, 이산화탄소와 메탄의 투과 특성을 측정하였다. PEBAX®-1657/TS-530 하이브리드 소재의 경우, FT-IR과 XRD 분석을 통해 PEBAX® 고분자에 무기입자 가 비교적 잘 분산되었음을 확인하였다. 기체투과특성 측정 결과 TS-530을 10 wt% 혼합한 분리막의 경우, 순수 PEBAX® 분 리막과 비교하여 투과도 계수는 약간 감소하나 이상분리인자는 약간 증가하였다. 이는 비투과성 silica 입자의 도입에 따라 기 체 확산 경로가 줄어들고, 경로의 비틀림이 증가하기 때문으로 볼 수 있다. TS-530 함량이 증가함에 따라서는 투과도 계수와 이상분리인자 간에 전형적인 trade-off 경향을 보였다. 이는 TS-530 함량이 증가함에 따라 결정성이 감소하고, 고분자 사슬 간 충전 억제에 따라 자유부피가 증가하기 때문으로 볼 수 있다. 또한 무기입자 함량 증가에 나노간극의 형성 가능성이 높아지 고, 이에 따라 기체 확산도가 커지기 때문으로 판단된다.

본 연구에서는 한외여과 polysulfone (PSf) 중공사막에 첨가제를 섞는 방법을 통해 친수성 증가에 따른 분리막 특성 및 성능을 향상하고자 하였다. 15 nm 크기의 fumed silica (FS)를 0.1, 0.3, 0.5 wt%로 방사 용액에 분산시켜 혼합 매트릭스 분리막을 제조하였다. 단면 및 표면상태를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였으며, FS가 함유될수록 중공사막의 평균 기공 반경이 4 nm 이상 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 분리막의 친수성 분석을 위해 접촉각 측정을 진행하였으며, FS 함유로 분리막의 친수성이 높아진 것을 확인하였다. 수투과도의 경우 FS가 섞인 분리막은 91~96 LMH 수준을 보였으며 PSf 분리막보다 5~11%의 증가율을 보였다. 내오염성 평가에서도 친수도가 상승한 FS 혼합 중공사막 표면에 소수성을 띄는 BSA가 흡착되지 못하여 상대 유량 감소율이 PSf 단일막 보다 낮아졌음을 확인하였다.

본 연구는 두 종류의 표면 개질제 trimethylchlorosilane(TMCS), hexamethyldisilazane(HMDZ)를 사용하여 fumed silica의 표면 개질 과정에서 첨가량 변화에 따른 소수성 및 분산성 변화에 대한 연구를 진행하였다. 표면 개질 과정에서 사용된 개질제는 fumed silica 중량 대비 0~80wt%로 첨가하였으며, FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy), EA(Elemental analysis) 분석을 통해 개질제의 첨가량이 증가함에 따라 fumed silica의 소수성이 증가함을 확인하였다. 그리고 fumed silica의 소수성이 증가함에 따른 분산성 변화 분석을 위해 TEM(Transmission electron spectroscopy), PSA(Particle size analyzer)를 측정하였다. 그 결과, fumed silica의 소수성이 증가함에 따라 fumed silica의 입자간의 응집력이 약화되어 분산성이 향상되고 평균 입자 크기 또한 감소하는 것을 확인할 수 있었다. Fumed silica의 개질 안정성을 평가하기 위해 자체 실험을 진행한 결과, 소수성 개질된 fumed silica의 경우 표면 개질제 첨가량과 관계없이 일정 시간 이후에도 소수성이 유지되고 있음을 확인하였다.

The demand for energy storage devices capable of operating at high temperatures is increasing. In order to operate at high temperatures, a device must have excellent thermal stability and no risk of explosion. Ionic liquids are electrolytes that satisfy the above conditions, and studies on improving their performance have attracted great interest. Here, we report the results of a study on the fabrication of a supercapacitor that has a composite electrolyte prepared by dispersing fumed silica in an ionic liquid. The fumed silica filler exhibits improved ionic conductivity and lower interfacial resistance. In particular, the silica nanoparticles with diameters of 10 nm exhibit better electrochemical properties than fillers of other diameters and have excellent device performance of 33 times higher than the pristine ionic liquid at high temperatures. This study can be used to improve the electrolytes of electrochemical devices, such as the next generation battery or lithium ion battery.

To study the dispersion factors of silica sol prepared from fumed silica powder, we prepared silica sol under an aqueous system using a batch type bead mill. The dispersion properties of silica sol have a close relationship to dispersion factors such as pH, milling time and speed, the size and amount of zirconia beads, the solid content of fumed silica, and the shape and diameter of the milling impellers. Especially, the silica particles in silica sol were found to show dispersion stability on a pH value above 7, due to the electrostatic repulsion between the particles having a high zeta potential value. The shape and diameter of the impellers installed in the bead mill for the dispersion of fumed silica was very important in reducing the particle size of the aggregated silica. The median particle size (D50) of silica sol obtained after milling was also optimized according to the variation of the size and amount of the zirconia beads that were used as the grinding medium, and according to the solid content of fumed silica. The dispersion properties of silica sol were investigated using zeta potential, turbiscan, particle size analyzer, and transmission electron microscopy.

The quartz glasses were prepared by fumed silica powders sintering method at , , in air and the effect of sintering temperature on their properties were investigated. The X-ray diffraction pattern, the OH concentration, the light transmittance, the apparent porosity and the density were analyzed. The transparent quartz glass were obtained above . The OH-group and macroscopic pores were removed above and highest density and light transmittance were obtained at .

The quartz glasses were prepared by sintering of fumed silica powders and the effect of OH concentration on their surface on sintering was studied. Through the firing process, the fumed silica was crystallized from 1180 to region. The amount of hydroxyl group decreased with increase in calcination temperature and consequently the crystallization was prevented. A transparent quartz glass was obtained from fumed silica, previously calcined at , by the sintering at for 1 h.