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산화철 입자를 포함하는 중공 실리카 비드

Hollow Silica Beads Containing Iron Oxide Particles

안병현 ( Byung Hyun Ahn ) , 임상혁 ( Sang Hyuk Im )
  • : 한국화상학회
  • : 한국화상학회지 27권1호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 03월
  • : 10-18(9pages)
한국화상학회지

DOI


목차

1. 서 론
2. 실 험
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
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가교된 단분산 폴리스티렌 비드를 유화 중합과 분산 중합으로 합성하였다. 가교된 폴리스티렌 비드를 자일렌과 iron pentacarbonyl로 팽윤시킨 후 옥틸 에테르와 함께 환류하여 iron pentacarbonyl을 산화철로 변환시켰다. 산화철의 화학 안정성을 향상시키기 위해 산화철을 포함하는 폴리스티렌 비드를 실리카로 코팅하였다. 소결로 폴리스티렌 비드를 제거하여 산화철을 포함하는 중공 실리카 비드를 얻었다. 전체 합성 과정에서 모든 비드의 크기와 형태는 균일하게 유지되었고, 산화철을 포함하는 중공 실리카 입자는 강한 자성을 보였다.
Cross-linked and monodispersed polystyrene beads were synthesized via both emulsion and dispersion polymerization. After the cross-linked polystyrene beads were swollen by xylene and iron pentacarbonyl, they were heated with octyl ether at reflux to transform iron pentacarbonyl to iron oxide. The cross-linked polystyrene beads containing iron oxides were coated by silica to improve chemical stability of the iron oxides. Hollow silica beads containing iron oxides were obtained after the cross-linked polystyrene were removed by sintering. All beads maintained their uniformity in size and shape through the entire synthesis and the hollow silica beads containing with iron oxide showed strong magnetism.

UCI(KEPA)

간행물정보

  • : 공학분야  > 기타(공학)
  • : KCI후보
  • :
  • : 계간
  • : 1226-0517
  • : 2288-9604
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1995-2021
  • : 545


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27권2호(2021년 06월) 수록논문
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1리튬이차전지 양극 소재 성능 향상을 위한 최신 기술 동향 및 연구 전망

저자 : 박서현 ( Seohyeon Park ) , 오필건 ( Pilgun Oh )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 48-57 (10 pages)

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본 논문에서 리튬이온전지용 양극 소재의 개발 동향과 함께 앞으로 필요한 양극 소재의 연구 방향을 제시한다. 현재 리튬이온 전지는 지구 환경 개선을 위한 친환경 에너지로 주목받고 있으며, 전기차와 에너지저장 시스템 등에서의 다양한 활용으로 고용량 및 고안정성 소재 개발에 초점을 맞추어 연구가 진행되고 있다. 특히, 리튬이온전지 양극 소재의 경우 전지의 가격 및 성능을 결정하기 때문에 활발한 연구가 이루어지며, 그중 높은 이론 용량을 가지는 Ni-rich 계 layered 구조의 양극 소재에 대한 연구가 집중되고 있다. 그러나, 고용량 특성을 달성하기 위한 Ni-rich 계 양극 소재는 높은 Ni 조성에 의해 비용량이 증가함에 따라 전기화학적 불안정성 또한 증가하는 문제를 가지기 때문에 활용에 한계를 가진다. 이를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 양극 소재의 표면 개질 방법과 원소치환 방법에 대해 언급하며, 이에 진일보하여 리튬이온전지의 가격 경쟁력을 확보하기 위한 양극 소재의 연구 방향을 제안한다.


This study presents the development trends of cathode materials in lithium-ion batteries and the future research direction of cathode materials. Currently, lithium-ion batteries have been focused on improving the global environment, and research of lithium-ion batteries continues to concentrate on increasing the capacity and stability as lithium-ion battery application focus moves towards electric vehicles and energy storage systems. The study of cathode materials is considered important in determining the property and cost of lithium-ion batteries. Among such studies, researchers have concentrated on layered structure cathode materials with a high theoretical capacity. However, applying Ni-rich cathodes as a means to achieve high capacity has limited utilization because the high Ni composition in cathode materials causes increasing electrochemical instability during the charge process. In order to solve this problem, this study presents the ideas about the research method of surface modification and atomic substitution, suggesting a novel future research direction for cathode materials to ensure the price competitiveness of lithium-ion batteries.

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2곁가지 티올을 사용한 페로브스카이트 양자점의 리간드 교환 연구

저자 : 유성민 ( Sung-min Yoo ) , 이명훈 ( Myong-hoon Lee ) , 하성민 ( Sung-min Ha ) , 장인수 ( In-su Jang ) , 이범주 ( Bumjoo Lee )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 58-64 (7 pages)

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패로브스카이트 양자점의 리간드 교환을 통해 절대양자효율과 안정성이 향상되는 현상에 대해 연구를 수행하였다. 이를 위해 곁가지 구조를 가지는 리간드로서 2-ethylhexyl thioglycolate를 사용한 표면 부동태화를 통해 올레이트 리간드를 곁가지 티올 리간드로 교환하였다. 곁가지 구조의 티올 리간드는 패로브스카이트 양자점의 Br 결함을 채워 절대양자효율이 30%에서 80%로 급격히 향상되었다. 또한 용액상에서 안정성이 우수하고 필름 평가에서도 광학 특성이 향상됨을 확인하였다. FT-IR 분석을 통해 티올 리간드가 올레이트 리간드를 떼어내고 패로브스카이트 양자점 표면에 붙음을 확인하였고 XRD 분석을 통해 교환된 티올 리간드가 결정 구조를 변형시키지 않음을 확인하였다.


We studied the ligand exchange effect of the perovskite quantum dot (PeQD) to improve the quantum efficiency and stability. Firstly, the oleate ligand of PeQD was exchanged with a branched thiol ligand, 2-ethylhexyl thioglycolate, by using a surface passivation method. It was believed that the branched thiol ligand filled the Br defect of PeQD, which dramatically improved the quantum efficiency from 30% to 80%. In addition, it was found that the dispersion stability in solution was excellent and the optical properties were improved in film as well. FT-IR analyses confirmed that the thiol ligand replaced the oleate ligand and firmly adhered to the PeQD surface, and the thiol ligand did not change the crystal structure, which was further confirmed through XRD analyses.

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3고분자 절연막과 계면을 이루는 도너-억셉터형 반도체성 고분자 박막의 전기적 특성

저자 : 이주한 ( Ju-han Lee ) , 김도연 ( Doyeon Kim ) , 하종운 ( Jong-woon Ha ) , 윤민호 ( Minho Yoon ) , 이지열 ( Jiyoul Lee ) , 황도훈 ( Do-hoon Hwang )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 2호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 65-71 (7 pages)

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본 연구에서는 새로 설계한 고분자 절연체 위에 전자 주개(Donor)-받개(Acceptor) 기반의 반도체성 공중합체인 Cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole (CDT-BTZ)를 활성 반도체층으로 형성하여 제작한 고분자 반도체 전계효과 트랜지스터의 전기적 특성을 살펴보았다. 이 연구에서 제시하는 고분자 절연체 박막은 내열성과 전기절연성이 우수한 포스파젠과 멜리민 구조가 가교된 형태를 가지기 때문에 0.006 nm의 매우 평탄한 RMS 표면 거칠기를 가졌으며, 4.5 MV/cm 이상의 매우 우수한 절연강도와 1.55의 다소 낮은 유전 상수를 가진 것으로 측정되었다. 그리고, 고분자 절연막과 계면을 이루는 CDT-BTZ D-A 타입 반도체성 공중합체 박막은 2.0 x 10-3 ㎠/Vs의 선형영역 이동도와 1.0 x 10-3 ㎠/Vs의 포화영역 이동도를 갖는 것으로 측정되었다. 이를 통해, 고분자 절연체 위에 형성된 CDT-BTZ 고분자 반도체 박막은 유연 전자회로의 스위칭 소자로 쓰이기에 충분한 잠재성이 있다고 여겨진다.


In this study, the electrical properties of a polymer semiconductor field-effect transistor (PFET), where a Cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole (CDT-BTZ) based electron donor-acceptor (D-A) type semiconducting copolymer layer on newly-designed polymer insulating films used as an active semiconductor layer, were investigated. The self-crosslinked polymer insulator thin-film had a very flat surface with an RMS roughness of 0.006 nm, a good dielectric strength of 4.5 MV/cm and a dielectric constant of 1.55. The CDT-BTZ based D-A type semiconducting copolymer film interfacing with the self-crosslinked polymer insulating layer was measured to have a linear region mobility of 2.0 x 10-3 ㎠/Vs and a saturation region mobility of 1.0 x 10-3 ㎠/Vs. Thus, the CDT-BTZ based D-A type semiconducting copolymer film formed on the new polymer insulating layer is believed to have sufficient potential to be used as a switching device for flexible electronic circuits.

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1단량체 조성 변화에 의한 수성 아크릴계 공중합체 제조 및 점착특성

저자 : 김하수 ( Ha Su Kim ) , 임권택 ( Kwon Taek Lim )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-9 (9 pages)

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박리강도와 내수성이 향상된 친환경적인 수성 점착제 제조를 위해 Tg가 상온에 가깝도록 아크릴 모노머인 methyl methacrylate(MMA), butyl acrylate(BA), methacrylic acid(MAA)의 비율을 조절하고 ammonium persulfate를 개시제로 이용하여 아크릴 공중합체(Acrylic copolymer)를 유화 중합하여 아크릴 에멀젼 점착제를 제조하고 평가하였다. MMA:BA:MAA를 55.2:43.5:1.3의 mole 비율로 합성한 결과, GPC와 입도분석으로 아크릴 공중합체 에멀젼이 합성된 것을 확인하였으며 휘발성 유기물(VOCs)도 검출되지 않았다. 이론적 Tg는 18.1℃이며, 피착재로써 폴리우레탄 폼, 폴리프로필렌 폼, 폴리프로필렌을 적용하여 초기, 최종, 침수 후 접착력을 평가한 결과 박리강도가 기존 제품에 비해 향상되었음을 확인하였다.

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2산화철 입자를 포함하는 중공 실리카 비드

저자 : 안병현 ( Byung Hyun Ahn ) , 임상혁 ( Sang Hyuk Im )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 10-18 (9 pages)

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가교된 단분산 폴리스티렌 비드를 유화 중합과 분산 중합으로 합성하였다. 가교된 폴리스티렌 비드를 자일렌과 iron pentacarbonyl로 팽윤시킨 후 옥틸 에테르와 함께 환류하여 iron pentacarbonyl을 산화철로 변환시켰다. 산화철의 화학 안정성을 향상시키기 위해 산화철을 포함하는 폴리스티렌 비드를 실리카로 코팅하였다. 소결로 폴리스티렌 비드를 제거하여 산화철을 포함하는 중공 실리카 비드를 얻었다. 전체 합성 과정에서 모든 비드의 크기와 형태는 균일하게 유지되었고, 산화철을 포함하는 중공 실리카 입자는 강한 자성을 보였다.

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3새로운 스멕틱 액정 단량체의 합성 및 특성 연구

저자 : Yang Ye , 김병국 ( Byeong Guk Kim ) , 안희영 ( Huiyeong Ahn ) , 이명훈 ( Myong-hoon Lee )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 19-28 (10 pages)

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분자 중심에 두 가지 다른 형태의 길고 강직한 core 구조를 함유하고 양 말단에 적당한 길이의 스페이서와 중합이 가능한 아크릴기를 포함하도록 설계된 두 종류의 액정단량체를 설계, 합성하였으며, 분자구조를 1H-NMR을 통해 확인 하였다. 합성된 액정단량체의 액정 특성을 DSC와 편광현미경을 사용하여 조사한 결과 각각 냉각 온도를 기준으로 84.6~74.0 ℃와 133.5~91.6 ℃ 사이에서 스멕틱 상을 나타냄을 확인하였다. 특히 경직된 선형의 아세틸렌기를 포함하는 액정단량체(PRM-2)의 경우에는 보다 스멕틱 액정상의 발현 온도 범위가 넓을 뿐 아니라 좀 더 정렬도(order parameter)가 높은 스멕틱 A상을 나타냄을 확인 할 수 있었다.

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4고효율 페로브스카이트 태양전지 광활성층을 위한 가압열처리 방법

저자 : 이성범 ( Seongbeom Lee ) , 김단비 ( Danbi Kim ) , 정우현 ( Woo Hyeon Jeong ) , 양현석 ( Hyun-seock Yang ) , 이보람 ( Bo Ram Lee ) , 최효성 ( Hyosung Choi ) , 박성흠 ( Sung Heum Park ) , 손세모 ( Semo Son )

발행기관 : 한국화상학회 간행물 : 한국화상학회지 27권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 29-38 (10 pages)

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페로브스카이트 태양전지는 빠른 속도로 효율 개선이 이루어지며 차세대 친환경 에너지원으로 각광받고 있다. 가공 매개변수의 영향을 강하게 받는 유-무기 혼합 페로브스카이트 태양전지에서 고품질의 광 활성층을 제조하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 Methylammonium Lead Iodide(MAPbI3) 광활성층 제작 시, 결정화가 이루어지는 열처리 과정에서 압력을 가함으로써 용매가 증발하는 속도를 조절할 수 있는 가압열처리 공정방법(pressure assisted annealing process, PA method)을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 광 활성층 제조방법은 보다 오래 용매를 활성층 내에 머물게 할 수 있어서 MAPbI3의 중간단계에서 그레인의 성장을 극대화 할 수 있으며, 이를 통해 고품질 페로브스카이트 광 활성층의 제조를 가능하게 한다. 또한 본 가압열처리 방법으로 형성시킨 페로브스카이트 광 활성층을 도입하여 태양전지를 제조하였을 경우, 소자의 최고 성능은 기존의 방법으로 제조된 소자와 비교하여 24.4 mA cm-2의 높은 단락 전류밀도, 0.96 V의 개방전압, 0.75의 필 팩터를 나타내며 17.3 %의 에너지 전환효율을 나타내었다.

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