Carbon foam composites containing hollow microspheres, reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and montmorillonite (MMT), have been developed as the thermal insulation and EMI shielding layer. The effects of additive amounts of CNTs/ MMT on microstructure and properties of the carbon foam composites were investigated. Results showed that carbon foam composites had hierarchical porous structure, with CNTs and MMT being relatively uniformly dispersed in the composites. The addition of multiscale additives improved the mechanical, electromagnetic shielding effectiveness and thermal insulation properties of carbon foam composites. The composites containing 0.2 wt.% CNTs and 5 wt.% MMT, showed outstanding compressive strength, up to 8.54 MPa, increased by 116% to pure carbon foam. Their electromagnetic shielding effectiveness was as high as 65 dB, increased by 75%. Due to the hierarchical porous structure and MMT’s heat barrier effect, carbon foam composites presented remarkable thermal insulation properties. The minimum thermal conductivity was 0.45 W·m−1·K−1 at 800 °C. Their exceptional thermal protection can also be evidenced by ablation resistance under flame at 1000 °C. Therefore, such multifunctional carbon-based composites are ideal for use in thermal protection.

본 연구는 탄소 기반 필러인 탄소나노튜브 (Carbon nanotube, CNT), 탄소 섬유 (Carbon fiber, CF) 와 중공유리구체 (Hollow glass microsphere, HGM)를 혼입한 전도성 복합재료가 다양한 열화 상황 에 노출된 이후의 발열성능을 조사하고 분석하였다. 대부분 상황에서 시멘트 기반의 재료들은 질산 및 황산의 침투 또는 동결융해와 같은 다양한 자연적 열화상황에 노출되게 된다. 본 연구는 기존의 이러 한 한계를 극복하고자 HGM, 전도성 필러를 혼입한 전도성 복합재료를 제조하였고, 물리적·전기적 및 열적 특성을 조사하였다. 모든 시편에서 HGM의 혼입은 시편의 밀도와 열 전도도를 감소시켰으며, 다 량의 혼입은 강도와 전기 전도도를 감소시키는 결과를 관찰할 수 있었다. 그러나 적정량의 혼입은 오 히려 전기 전도도를 향상시키는 결과를 확인할 수 있었으며, 반복적인 발열 실험에서의 성능 유지 또 한 미혼입 시편에 비하여 상대적으로 뛰어난 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 HGM의 혼입에 대한 영 향을 더욱 자세하게 분석하기 위하여 수은압입법, 주사전자현미경, 제타전위 및 라만분광법 등의 분석 이 수행되었다.

The thermal shock resistance of cement composites with hollow glass microspheres (HGM) is investigated. Cement composites containing various concentrations of HGM are prepared and their properties studied. The density, thermal conductivity, and coefficient of thermal expansion of the composites decrease with increasing HGM concentration. A thermal shock test is performed by cycling between -60 and 50oC. After the thermal shock test, the compressive strength of the cement composite without HGM decreases by 28.4%, whereas the compressive strength of the cement composite with 30 wt% HGM decreases by 5.7%. This confirms that the thermal shock resistance of cement is improved by the incorporation of HGM. This effect is attributed to the reduction of the thermal conductivity and coefficient of thermal expansion of the cement composite because of the incorporation of HGM, thereby reducing the occurrence of defects due to external temperature changes.

In this work, the sulfonic acid group was introduced into the resorcinol–formaldehyde (RF) microspheres by the addition of p-phenolsulfonic acid during the polycondensation process of RF. The hydrophilicity of the sulfonated RF allowed KOH to infiltrate inside the microspheres, which enhanced the formation of mesopores in the carbon microspheres during the activation process by KOH. SEM and TEM observations and N2 adsorption measurements verified the formation of abundant mesopores in the porous carbon microspheres. The BET surface area of these mesoporous carbons exceeded 2000 m2/ g. In 17 m NaClO4 “water-in-salt” (WIS) electrolyte-based supercapacitor, the synthesized mesoporous carbon exhibited high specific capacitance of 170 F/g at current density of 0.5 A/g, comparable to those in regular KOH electrolyte. When graphite was used as current collectors, the symmetric cell could operate at 2.5 V, and the mesoporous carbon exhibited an energy density of 43 Wh/kg at power density of 0.25 kW/kg, and 25 Wh/kg at power density of 6.25 kW/kg, respectively, which were superior to those using Pt or stainless steel as current collectors. The mesoporous carbon/graphite was an excellent electrode in new-generation “WIS” electrolyte-based high-voltage supercapacitor due to their high energy and power density.

Mango fruit seed shells were used as starting materials to produce activated carbons for the capture of acetone, a typical volatile organic compound (VOC), from gaseous streams. This fruit waste presents high volatiles and low ashes contents, as expected for the lignocelulosic materials commonly used for the preparation of activated carbons. The starting material was hydrothermally treated at 180 or 250 °C for 5 h and the obtained hydrochars were activated with KOH solutions. The carbon samples were characterized by SEM, EDX, TG/DTA, Raman spectroscopy and textural analysis by physisorption. The adsorption capacity and adsorption cycles were investigated by TG. The hydrochars presented spherical morphology and the activated carbons derived from them presented heterogeneous micropore structures allowing to high capacity of acetone vapor removal, namely 472 mg/g, at 30 °C and 363 mg/g, at 50 °C. The results indicate that the adsorption capacity of the activated carbons is directly related to their Dubinin-Astakhov micropore surface areas and microporous volumes determined by NLDFT. The adsorption of acetone vapor showed a pseudo-first order kinetics and both external and intraparticle transport contributed for the overall process. Highly efficient and stable acetone vapor removal was observed over the activated carbons after five cycles.

SPG (Shirasu porous glass) 원통형 막을 회전 시키는 회전 막유화를 사용하여 칼슘 알지네이트 미소 구체를 제조 할 때, 단분산 미소 구체를 제조하기 위한 회전 막유화 공정변수들의 최적 조건을 결정하였다. 회전 막유화의 공정 변수로는 막의 회전 속도, 막간 압력차, 연속상에 대한 분산상의 비율, 알지네이트 농도, 유화제의 농도, 안정제 농도, 가교제 농도 및 막의 세공 크기를 설정하고, 이들 변수로 제조된 알지네이트 미소 구체의 크기와 단분산성에 미치는 영향을 검토하였다. 이 결과 회전 막유화의 공정 변수들 중에서 막모듈의 회전 속도, 유화제의 농도, 가교제의 농도가 증가 할수록 미소 구체의 크기 가 감소하였으며, 반면에 연속상에 대한 분산상의 비율, 막간 압력차, 알지네이트 농도가 증가할수록 미소 구체의 크기가 증 가하였다. 세공 크기 3.2 μm인 SPG막을 사용한 회전 막유화에서 공정변수 조절을 통해 최종적으로 입자 크기가 4.5 μm의 단분산 알지네이트 미소 구체의 제조가 가능하였다.

A new discrete bis-dithiolene complex, [ PPh4]2[Zn(DMED)2] (1; DMED = 1,2-dicarbomethoxy-1,2-dithiolate) with sulfurbased radical character was synthesized and structurally characterized. Complex 1 is stable and exhibits a square planar geometry around the zinc metal. 1 forms nanospheres through a one-pot water-induced self-assembly in a mixture of solvents (acetonitrile–water). These nanospheres were further decorated with water-soluble carbon nanotubes (wsCNTs) through hydrogen bonding between the peripheral –COOCH3 groups of 1 and surfacial carboxyl groups of wsCNTs to assemble into a spherical nanocomposite. The as-prepared nanocomposite showed fluorescence emissions in visible region due to the separation of energy states of the nanospheres assisted by wsCNTs, suggesting the future possibilities of these new materials for use in biomedical application.

에멀션 기반의 계면활성제를 이용한 주형합성법을 이용하여 산촉매로서 염산과 실리카의 전구체인 테 트라에톡시실란을 사용함으로써 메조다공성 실리카 마이크로스피어를 합성하였다. 테트라에톡시실란의 농도 증가에 의해 구형의 입자 형태가 파괴되었고, 기공구조도 크게 변하였다. 산촉매 농도 증가에 의한 구형의 입자형태 파괴 현상은 적었지만 상대적으로 작은 크기의 구형의 마이크로입자가 더 많이 생성되 었다. 하지만, 산성조건에서 입자들 간의 강한 응집현상이 나타남에 따라 낱개의 분리되어 있는 단일입자 를 얻기 위해서는 초음파 등의 후처리 과정이 필요하였다.

SPG (Shirasu porous glass) 관형 막이 설치된 회분식 막유화 장치를 사용하여 단분산 칼슘 알지네이트 미립자를 제조하기 위한 막유화 공정변수의 최적조건을 결정하였다. 막유화의 공정변수로는 연속상에 대한 분산상의 비율, 알지네이트 농도, 유화제의 종류와 농도, 안정제 농도, 가교제 농도, 교반속도, 막간 압력차 및 SPG 막의 세공크기로 설정하고, 이들 변수가 제조된 알지네이트 미립자의 입자 크기와 분포에 미치는 영향을 검토하였다. 막유화의 공정변수들 중에서 연속상에 대한 분산상의 비율, 막간 압력차 그리고 알지네이트 농도가 증가할수록 미립자의 크기가 증가하였다. 반면 유화제의 농도, 교반속도 그리고 가교제의 농도가 증가할수록 미립자의 크기가 감소하였다. 세공 크기 2.9mum인 SPG막을 사용한 경우 막유화의 공정변수 조절을 통해 최종적으로 평균 입자 크기 6mum, 크기 분산도 1.1인 단분산 알지네이트 미립자의 제조가 가능하였다.

본 연구에서는 분무 건조 공정을 이용하여 다공성 PMMA 입자 내부에 TiO2 나노입자가 고르게 함침된 유/무기 복합분체를 제조하여, TiO2의 은폐력은 그대로 유지하면서도 다공성 구조체로 피지를 흡유하여 지속성 을 증대시키는 메이크업 화장품 소재로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 끓는점이 다른 두 가지 공용매(디클로 로메탄 및 헥산올)의 비율과 고분자의 농도 조절을 통해 입자크기와 기공크기를 제어할 수 있었으며, TiO2 나노 입자를 제조된 시료의 전체 무게 대비 74.6 wt%까지 함침 시킬 수 있었다. SEM 이미지 분석을 통하여 복합분 체의 다공성 구조를 확인하였고, 절단면 이미지를 통하여 내부에 TiO2 나노입자가 균일하게 함침 되어 있는 것 을 관찰하였다. EDX 매핑으로 Ti 원소가 복합분체의 내부에 전체적으로 분포하고 있음을 확인하였다. Porosimetry 분석으로 기공사이즈 및 공극률을 측정하였으며, TiO2 나노입자를 함침하고 있음에도 불구하고 50% 이상의 공극률을 유지하여 흡유량이 매우 뛰어남을 확인할 수 있었다. 결론적으로, TiO2 나노입자가 PMMA입자의 내부에 잘 분산되어 있어서 가시광선의 반사율을 증가시킴으로써 피부의 결점을 커버하는 성능이 개선되었음을 확인하였다.

본 연구에서는 폴리에틸렌아디페이트와 폴리메틸메타크릴레이트로 구성된 고분자 마이크로입자에 닥나무 뿌리 추출물을 함유시켜 닥나무 뿌리 추출물의 안정도와 상용성을 성공적으로 향상시켰다. 마이크로입자를 구성하는 고분자의 비율에 따라 마이크로입자에 함유된 닥나무 뿌리 추출물의 장기안정도에 미치는 영향을 평가하였다. 폴리에틸렌아디페이트 마이크로입자의 물리적 강도를 높여주기 위하여 폴리메틸메타크릴레이트를 도입 하였으며, 이는 마이크로입자에 안정화시킨 닥나무 뿌리 추출물의 안정도에는 큰 영향이 없었다. 광학현미경, 편광현미경, 주사전자현미경을 이용하여 고분자 마이크로입자의 물리적 안정도를 관찰하였고, in vitro 실험을 통하여 고분자 마이크로입자로 안정화된 닥나무 뿌리 추출물의 미백 효과도 잘 유지되고 있음을 확인하였다.