In recent years, the search on fabrication of highly efficient, stable, and cost-effective alternative to Pt for the hydrogen evolution reaction (HER) has led to the development of new catalysts. In this study, we investigated the electrocatalytic HER activity of the Toray carbon substrate by creating defect sites in its graphitic layer through ultrasonication and anodization process. A series of Toray carbon substrates with active sites are prepared by modifying its surface through ultrasonication, anodization, and ultrasonication followed by anodization procedures at different time periods. The anodization process significantly enhances the surface wettability, consequently resulting in a substantial increase in proton flux at the reaction sites. As an implication, the overpotential for HER is notably reduced for the Toray carbon (TC-3U-10A), subjected to 3 min of ultrasonification followed by 10 min of anodization, which exhibits a significantly lower Tafel slope value of 60 mV/dec. Furthermore, the reactivity of the anodized surface for HER is significantly elevated, especially at higher concentrations of sulfuric acid, owing to the enhanced wettability of the substrate. The lowest Tafel slope value recorded in this study stands at 60 mV/dec underscoring the substantial improvements achieved in catalytic efficiency of the defect-rich carbon materials. These findings hold promise for the advancement of electrocatalytic applications of carbon materials and may have significant implications for various technological and industrial processes.

Ag-Cu-Ti 삽입금속을 이용하여 제조된 AlN/Cu와 AlN/W 활성금속브레이징 접합체의 잔류응력을 유한요소법으로 탄성 및 탄소성 해석을 행하여 그 결과를 접합강도 측정 결과와 파단 거동 관찰 결과와 비교, 분석하였다. 최대 잔류 주응력의 크기는 AlN/W 접합체보다 모재간 열팽창계수 차이가 큰 AlN/Cu 접합체에서 더 크게 나타났으며, 접합계면에 인접한 AlN 세라믹스 자유표면에 인장 성분의 응력집중이 확인되었다. 모재와 삽입금속의 탄소성 변형을 모두 고려할 경우, AlN/Cu 접합체의 경우 연질의 삽입금속에 의해 최대 잔류 주응력이 감소하여 소성변형에 의한 응력완화 효과가 있음을 확인하였으나, 100μm 이상으로 삽입금속 두께를 증가시키더라도 잔류 주응력의 크기는 더 이상 크게 감소하지 않았다. 측정된 최대 접합강도는 AlN/Cu와 AlN/W 접합체에서 각각 52 MPa와 108 MPa이었으며, 파단 형태는 AlN/Cu 접합체는 AlN 자유표면으로부터 AlN 내부로 큰 각도를 이루면 진행되는 돔형의 파단이, AlN/W 접합체에서는 접합계면의 삽입금속층을 따라 AlN 측에서 파단이 일어나는 형태를 보였다.