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- 저자 : 배호진 (검색결과 6 건)
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화학적으로 개질된 그래핀과 폴리티오펜 나노복합체 제조 및 특성 : 동시중합법에 의해서 제조된 질소 도핑된 그래핀과 폴리티오펜 나노복합체에 대한 연구
폴리티오펜은 대표적인 전도성 고분자로써 우수한 전기전도도와 환경적 안정성을 가지며 슈퍼캐패시터, 배터리의 전극소재를 포함한 여러 분야에서 응용이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그래핀은 탄소 원소가 이차원 평면으로 배열된 화학적 구조를 가지며 그러한 독특한 구조로 인해 뛰어난 전기적, 기계적 특성 및 열적 안정성을 나타내어 상당한 관심을 받고 있다. 슈퍼캐패시터는 이차전지에 비해 높은 출력밀도를 가지고 콘덴서에 비해 높은 에너지 밀도를 갖는 반영구적인 저장장치로서 새로운 에너지 저장원으로 각광받고 있다. 본 논문에서는 슈퍼캐패시터 종류인 의사캐패시터용 전극 소재로 사용될 수 있는 전도성 고분자와 탄소 계열의 복합소재의 구조적 및 전기화학적 특성에 대해 연구하였다. 전도성 고분자는 폴리티오펜을 사용하였으며, 기존의 그래핀에 질소를 도핑 함으로써 그래핀보다 전기적 특성이 향상된 탄소 계열 물질을 첨가하여 복합재료를 준비하였다. 제조 된 시료는 모폴로지 및 화학적 구조 분석 그리고 전기화학적 분석을 통해 특성 확인을 하였다. 먼저 질소가 도핑 된 그래핀의 경우 XPS분석 결과 6 % 정도의 질소가 그래핀 내에 도핑 되었고 도핑 후 그래핀의 전기전도도가 3.57E-3 S/cm에서 1.6E-2 S/cm로 증가하였다. 폴리티오펜/질소가 도핑 된 그래핀의 복합체는 SEM, TEM 그리고 XPS분석 결과로 동시중합법으로 성공적으로 복합체가 제조됨을 관찰하였다. 전기화학적 분석 결과 폴리티오펜/질소가 도핑 된 그래핀 복합체의 전기전도도가 2.0E-5 S/cm로 기존 폴리티오펜/그래핀 복합체(3.3E-6 S/cm)보다 향상되었다. Polythiophene, a representative conducting polymer, has high electrical conductivity and environmental stability. It is used as electrode materials for supercapacitor.Graphene has the chemical structure consisting oftwo-dimensionallayerofcarbon atoms,and haveattractedconsiderableinterestduetotheextraordinary electrical and mechanical properties arising from its unique structure. Supercapacitors have been extensively explored and become a promising technique to various energy storage applications,due to their high power densities,energy densities and long-term cycling stability.In thisstudy,compositesofconducting polymerandcarbon materials using forelectrodematerials ofpseudocapacitorhave been prepared and investigated.Morphology was characterized by SEM and TEM.Chemicalstructure and electrochemicalproperties were investigated by XPS,XRD,RAMAN and Cyclic Voltammetry.XPS spectrum analysis shows thatthe atomic percentage ofnitrogen in doped graphenesamples can beadjusted up to 6 %.Afternitrogen doping process,electricalconductivity of graphene increased from 3.57E-3S/cm to1.6E-2S/cm.Polythiophene/nitrogendopedgraphene composites were synthesized by in-situ polymerization. Electrical conductivity of polythiophene/nitrogen doped graphene composites (2.0E-5 S/cm) more improved than that of polythiophene/graphene composites(3.3E-6S/cm).
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초음파 진동에너지를 이용한 마이크로 스피커 진동판 쾌속 성형
최근 기술 발전을 통해 PDA, Tablet PC, 휴대전화 등 휴대용기기의 대중화가 이루어 졌으며, 이로 인해 마이크로 스피커의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 마이크로 스피커는 전기에너지를 음향에너지로 전환시키는 장치로써, 진동판의 진동을 통해 음을 발생시킨다. 이때 진동판은 열가소성 고분자 필름을 재료로 하며 열성형을 통해 제작이 되는데, 열성형의 경우 낮은 에너지 효율과 긴 공정시간으로 인해 생산성이 낮다. 초음파 성형 공정은 초음파 진동을 가하여 발생된 진동마찰열을 이용해 열가소성 재료를 성형하는 공정이다. 이때 초단위의 짧은 진동이 국부적인 영역의 가열을 하기 때문에 에너지 효율이 높으며 성형영역 이외에는 진동이 가해지지 않아 재료의 변형 또한 최소한으로 할 수 있는 장점이 있다. 하지만 이러한 초음파 성형 공정은 주로 고분자 필름 표면에 미세패턴을 전사하는 연구가 주로 진행되었다. 따라서 본 연구에서는 초음파 응용기술의 한계와 적용범위를 넓히기 위해 다음과 같은 연구를 진행하였다. 초음파 진동에너지를 이용해 고분자 필름에 마이크로 스피커 진동판 형상을 전사하는 초음파 열성형 공정을 제시하였다. 먼저 유한요소해석을 통해 마이크로 스피커의 미세주름 성형깊이에 따른 진동 및 음향특성을 분석하여 최저성형깊이를 파악하였다. 이후 본 연구자에 의해 제시된 초음파 직/간접 열성형공정에서의 필요한 공구혼과 금형을 설계하였으며 열화상카메라와 비접촉 변위측정기를 통해 초음파 열성형 공정을 간접적으로 검증하였다. 다음으로 성형 조건에 영향을 미치는 요인들을 변화시켜 성형 실험을 수행하였으며, 이를 통해 최적성형조건을 획득하였다. 최적성형조건에서의 진동판을 음향측정함으로써 초음파 성형 공정을 통해 제작된 진동판의 유효성을 검증하였다. 이를 토대로 초음파 진동에너지를 이용해 고분자 필름을 원하는 형상으로 성형하는 초음파 열성형 공정을 구현하였다.
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