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Generation of Controllable Patterned Nanofibrous Networks through Electrospinning Lithography
정주언,이은호,박범준,( Muruganantham Rethinasabapathy ),허윤석,강성민 한국공업화학회 2022 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2022 No.1
Lithography, Electrospinning, Electrospraying, Patterning
정주언 ( Ju-eon Jung ),송강 ( Kang Song ),강성민 ( Sung-min Kang ) 한국공업화학회 2023 공업화학 Vol.34 No.5
무분별한 도시화와 산업화로 인해 발생된 수질오염은 국제적으로 심각한 문제 중 하나이다. 지난 몇십 년 동안, 수질 환경 개선과 앞으로의 수질오염으로부터 대처를 위해 다양한 흡착제가 개발되어 왔다. 이 중에서, 하이드로겔 기반 흡착제 개발은 친수성 성질을 바탕으로 3차원 구조를 형성하며 높은 다공성, 무독성, 재사용성, 그리고 다기능성 때문에 많은 관심이 집중되고 있다. 본 총설에서는 흡착제 개발을 수행함에 있어 하이드로겔의 종류 및 특성을 알아보고, 최신연구들을 소개하고자 한다. 추가적으로 하이드로겔 흡착제의 제조, 다양한 오염물질 제거능력, 그리고 다기능성 흡착제에 대해 소개함으로써 앞으로의 첨단 흡착제 개발방향에 대해 논의하고자 한다. Water pollution is one of the serious global issues caused by expanding urbanization and industrialization. Over the last few decades, various adsorbents have been developed to improve water quality and address future challenges of water pollution. Among them, the development of hydrogel-based adsorbents has received significant attention due to their hydrophilic nature, 3D formation, high porosity, non-toxic properties, reusability, and multifunctionality. Therefore, this review provides various types and characterizations of hydrogel and summarizes recent progress in the use of hydrogel adsorbents for the removal of water contaminants. Further, we introduced the preparation of hydrogel-based adsorbents, their adsorption capacity, and the development of multifunctional adsorbents for discussing the future direction of advanced adsorbents.
다중 알긴산 입자제조를 위한 원심력 기반 미세유체 반응기 개발
정주언 ( Ju-eon Jung ),송강 ( Kang Song ),강성민 ( Sung-min Kang ) 한국공업화학회 2023 공업화학 Vol.34 No.1
미세유체 반응기(microfluidic reactor)는 다양한 분야에 적용할 수 있는 새로운 기능성 재료합성을 위해 상당한 발전이 이루어지고 있다. 지난 10년 동안, 미세유체 반응기는 크기, 모양, 조성 및 표면 특성과 같은 물리화학적(physicochemical) 매개변수를 제어할 수 있는 최종 사용자를 위한 방법론이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 원심력 기반의 미세유체 반응기를 개발하였으며 이를 통해 유도되는 원심력을 이용하여 유체의 흐름을 제어하고 합성되는 다기능성 입자의 다양한 크기 및 조성제어를 수행하였다. 원심력 기반 미세유체 반응기는 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 미세바늘, 미세원심분리 튜브, 대용량 원심분리 튜브의 조립을 통해 제작된다. 원심분리기의 회전 속도, 알긴산 전구체의 농도, 칼슘이온의 농도, 그리고 주사침과 칼슘 수용액 간의 거리와 같은 실험적 제어변수 조절을 통해 쉽고 재현성 있게 크기제어가 이루어진 미세입자의 합성이 가능할 뿐만 아니라 복잡한 기술이나 첨단 장비 없이 대량생산이 가능하였다. Microfluidic reactors have been made to achieve significant development for the generation of new functional materials to apply in a variety of fields. Over the last decade, microfluidic reactors have attracted attention as a user-friendly approach that is enabled to control physicochemical parameters such as size, shape, composition, and surface property. Here, we develop a centrifugal microfluidic reactor that can control the flow of fluid based on centrifugal force and generate multifunctional particles of various sizes and compositions. A centrifugal microfluidic reactor is fabricated by combining microneedles, microcentrifuge tubes, and conical tubes, which are easily obtained in the laboratory. Depending on the experimental control parameters, including centrifuge rotation speed, alginate concentration, calcium ion concentration, and distance from the needle to the calcium aqueous solution, this strategy not only enables the generation of size-controlled microparticles in a simple and reproducible manner but also achieves scalable production without the use of complicated skills or advanced equipment. Therefore, we believe that this simple strategy could serve as an on-demand platform for a wide range of industrial and academic applications, particularly for the development of advanced smart materials with new functionalities in biomedical engineering.
프러시안 블루가 함입된 자성 야누스 미세 흡착제 개발 및 이를 이용한 폐수 내 세슘정화
강성민,정주언,경동현 한국화학공학회 2024 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.62 No.2
본 연구는 자성 야누스 미세 흡착제를 합성하기 위해 쉽고 빠르며 대량생산이 가능한 원심력 기반 미세유체 반응기를 개발하였다. 두 개의 정렬된 주사침과 원심분리 튜브로 구성된 다중 미세노즐을 사용함으로써 높은 균일도를 갖는프러시안 블루와 자성 나노입자의 함입이 이루어진 미세 흡착제(PB-MNP-MAs)를 합성하였다. 등온흡착과 흡착속도실험을 통해 다공성 구조 및 프러시안 블루 나노입자의 넓은 비표면적을 갖는 미세 흡착제의 향상된 세슘 흡착 성능을 증명하였으며 이를 통해 10분 이내의 빠른 흡착을 유도할 수 있다. 흡착 공정 후, 외부 자기장 도입을 통해 세슘 수용액 내에서 합성된 PB-MNP-MAs를 성공적으로 회수하였다. 따라서 본 연구결과를 바탕으로 생물 및 환경 제염 분야에서 기능성 흡착제 발전을 위한 새로운 방향성을 제공해 줄 것으로 기대한다. Here, we develop a centrifugal microfluidic reactor with simple, fast, and high-throughput manner for the generation of magnetic Janus micro-adsorbents (MAs). By using the multi-micronozzle consisting of two separate aligned needles and centrifugal tubes, we have synthesized highly monodispersed Prussian blue- and magnetic nanoparticle-laden micro-adsorbents (PB-MNP-MAs). The enhanced cesium (Cs+) adsorption was demonstrated by conducting the adsorption isotherm and kinetics experiment which can be contributed to the porous nature of the Ca-alginate networks with a high surface area of embedded PB nanoparticles, resulting to perform rapid adsorption activity within 10 min. After Cs+ adsorption process, the as-synthesized PB-MNP-MAs were successfully harvested by introducing the external magnetic fields. Therefore, we believe that our findings can be provided new direction towards the development of advanced functional adsorbents in biological and environmental fields.