키토산 유도체를 이용란 비수계 전기유변성 유체의 제조와 그 특성 연구 Study on Preparation and Characterization of Anhydrous Electrorheological Fluids Based on Chitosan Derivatives원문보기
전기유변성 유체(Electrorheological fluids)란 극성을 띠지 않는 비극성 절연 오일 내에 미세한 입자들을 분산시켜서 전기장을 가했을 때, 미세 입자들이 사슬형태로 배열됨으로 인해서 순간적으로 점도가 증가하는 유체를 말한다. 이러한 전기유변성 유체는 전기장을 가했을 때 매우 빠르게 순간적으로 반응하며, 그러한 변화는 가역적이어서, 전기장을 가하자마자 배열이 일어나는가 하면, 가해준 전기장을 제거하면 곧바로 다시 유체상태로 돌아가게 된다. 즉 전기장을 가해주면 오일 내에 분산되어 현탁액의 형태를 띠던 미세 입자들이 전압이 가해진 두 전극 사이에서 서로서로 연결이 되어 사슬을 형성하게 됨으로 인해서 두 전극 사이에서 더 이상 유체처럼 흐르지 않고 흡사 고체처럼 굳어지는 현상이다. 이러한 전기유변성 유체는 밸브, 댐핑 장치, 액추에이터등 여러 가지 기전요소에 널리 응용할 수 있는 smart materials로 알려졌고, 많은 과학자들에 의해서 연구되어지고 있다. 전기유변성 유체에 있어서 전기유변 효과를 결정짓는 중요한 요소 중에 하나는 오일 내에 분산되어 있는 미세입자들이 나타내는 전기적인 성질들의 차이이다. 우수한 전기유변성 유체는 낮은 전압에서도 높은 전단응력값을 가지며, 소비 전압을 낮추기 위해서 낮은 전기전도도와 ...
전기유변성 유체(Electrorheological fluids)란 극성을 띠지 않는 비극성 절연 오일 내에 미세한 입자들을 분산시켜서 전기장을 가했을 때, 미세 입자들이 사슬형태로 배열됨으로 인해서 순간적으로 점도가 증가하는 유체를 말한다. 이러한 전기유변성 유체는 전기장을 가했을 때 매우 빠르게 순간적으로 반응하며, 그러한 변화는 가역적이어서, 전기장을 가하자마자 배열이 일어나는가 하면, 가해준 전기장을 제거하면 곧바로 다시 유체상태로 돌아가게 된다. 즉 전기장을 가해주면 오일 내에 분산되어 현탁액의 형태를 띠던 미세 입자들이 전압이 가해진 두 전극 사이에서 서로서로 연결이 되어 사슬을 형성하게 됨으로 인해서 두 전극 사이에서 더 이상 유체처럼 흐르지 않고 흡사 고체처럼 굳어지는 현상이다. 이러한 전기유변성 유체는 밸브, 댐핑 장치, 액추에이터등 여러 가지 기전요소에 널리 응용할 수 있는 smart materials로 알려졌고, 많은 과학자들에 의해서 연구되어지고 있다. 전기유변성 유체에 있어서 전기유변 효과를 결정짓는 중요한 요소 중에 하나는 오일 내에 분산되어 있는 미세입자들이 나타내는 전기적인 성질들의 차이이다. 우수한 전기유변성 유체는 낮은 전압에서도 높은 전단응력값을 가지며, 소비 전압을 낮추기 위해서 낮은 전기전도도와 전류밀도 값을 가지는 것이 유리하다. 본 연구에서는 오일 내에 분산시키는 미세 입자로서 chitosan derivatives를 합성하여 그 전기유변학적 특성에 관하여 고찰하여 보았다. 기존에 연구되었던 수분활성 전기유변성 유체에서 발생한 문제점들을 극복하기 위해서 비수계 전기유변성 유체를 제조하기 위해서 chitosan과 dicarboxylic acid를 이용하여 chitosan derivatives를 합성하였고 그 결과 chitosan malonate가 가장 우수한 전기유변 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다. 또 같은 물질이라도 합성법을 달리하여 coupling이 일어나는 작용기가 서로 달라지게 함에 따라서 전기유변성에 미치는 영향은 어떻게 달라지는지, 각기 뚜렷한 극성을 지니고 있는 두 가지 물질을 섞었을 때에는 전기유변성 유체가 어떻게 거동하는지도 알아보았다. 또한 전자 현미경 을 이용하여 전기유변성 유체 내에 분산되어 있는 미세 입자가 전기장을 가했을 때 어떻게 이동하여 사슬을 형성하는지 여부를 관찰하였다.
전기유변성 유체(Electrorheological fluids)란 극성을 띠지 않는 비극성 절연 오일 내에 미세한 입자들을 분산시켜서 전기장을 가했을 때, 미세 입자들이 사슬형태로 배열됨으로 인해서 순간적으로 점도가 증가하는 유체를 말한다. 이러한 전기유변성 유체는 전기장을 가했을 때 매우 빠르게 순간적으로 반응하며, 그러한 변화는 가역적이어서, 전기장을 가하자마자 배열이 일어나는가 하면, 가해준 전기장을 제거하면 곧바로 다시 유체상태로 돌아가게 된다. 즉 전기장을 가해주면 오일 내에 분산되어 현탁액의 형태를 띠던 미세 입자들이 전압이 가해진 두 전극 사이에서 서로서로 연결이 되어 사슬을 형성하게 됨으로 인해서 두 전극 사이에서 더 이상 유체처럼 흐르지 않고 흡사 고체처럼 굳어지는 현상이다. 이러한 전기유변성 유체는 밸브, 댐핑 장치, 액추에이터등 여러 가지 기전요소에 널리 응용할 수 있는 smart materials로 알려졌고, 많은 과학자들에 의해서 연구되어지고 있다. 전기유변성 유체에 있어서 전기유변 효과를 결정짓는 중요한 요소 중에 하나는 오일 내에 분산되어 있는 미세입자들이 나타내는 전기적인 성질들의 차이이다. 우수한 전기유변성 유체는 낮은 전압에서도 높은 전단응력값을 가지며, 소비 전압을 낮추기 위해서 낮은 전기전도도와 전류밀도 값을 가지는 것이 유리하다. 본 연구에서는 오일 내에 분산시키는 미세 입자로서 chitosan derivatives를 합성하여 그 전기유변학적 특성에 관하여 고찰하여 보았다. 기존에 연구되었던 수분활성 전기유변성 유체에서 발생한 문제점들을 극복하기 위해서 비수계 전기유변성 유체를 제조하기 위해서 chitosan과 dicarboxylic acid를 이용하여 chitosan derivatives를 합성하였고 그 결과 chitosan malonate가 가장 우수한 전기유변 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다. 또 같은 물질이라도 합성법을 달리하여 coupling이 일어나는 작용기가 서로 달라지게 함에 따라서 전기유변성에 미치는 영향은 어떻게 달라지는지, 각기 뚜렷한 극성을 지니고 있는 두 가지 물질을 섞었을 때에는 전기유변성 유체가 어떻게 거동하는지도 알아보았다. 또한 전자 현미경 을 이용하여 전기유변성 유체 내에 분산되어 있는 미세 입자가 전기장을 가했을 때 어떻게 이동하여 사슬을 형성하는지 여부를 관찰하였다.
Electrorheological(ER) fluids are anhydrous suspensions composed of electrically polarizable particles dispersed in a insulating fluid. Recently, anhydrous ER suspensions which do not contain water or polar solvent in the suspensions, have been considered mainly. Especially, the dispersed particles ...
Electrorheological(ER) fluids are anhydrous suspensions composed of electrically polarizable particles dispersed in a insulating fluid. Recently, anhydrous ER suspensions which do not contain water or polar solvent in the suspensions, have been considered mainly. Especially, the dispersed particles play an important role in ER effect. In this study, chitosan derivatives as the newly disperse phase of the anhydrous ER suspensions have been introduced and their ER performance investigated. The synthesized chitosan dicarboxylate suspensions showed excellent ER response due to chemical structures(amide bond, carboxyl group) upon application of the DC electric field, that is, the suspensions exhibited a Bingham flow behavior. The anhydrous ER suspensions dispersed with the chitosan dicarboxylate particles showed a stable electrical property(low current density), high ER effect. On the basis of the experimental results, the chitosan dicarboxylate suspension has been found to be a new anhydrous ER suspension.
Electrorheological(ER) fluids are anhydrous suspensions composed of electrically polarizable particles dispersed in a insulating fluid. Recently, anhydrous ER suspensions which do not contain water or polar solvent in the suspensions, have been considered mainly. Especially, the dispersed particles play an important role in ER effect. In this study, chitosan derivatives as the newly disperse phase of the anhydrous ER suspensions have been introduced and their ER performance investigated. The synthesized chitosan dicarboxylate suspensions showed excellent ER response due to chemical structures(amide bond, carboxyl group) upon application of the DC electric field, that is, the suspensions exhibited a Bingham flow behavior. The anhydrous ER suspensions dispersed with the chitosan dicarboxylate particles showed a stable electrical property(low current density), high ER effect. On the basis of the experimental results, the chitosan dicarboxylate suspension has been found to be a new anhydrous ER suspension.
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