본 연구에서는 실란 기능화된 그래핀 산화물 (sGO)을 이용하여 유기태양전지 (OPVs), 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 복합재료를 제작하는 방법에 대해 제시하였다. 실란 기능화를 위해 그래핀 산화물 표면에 산소 그룹이 자기조립단분자막 (SAMs)에 의해 아민, 에폭시, 알킬 그룹으로 변환시켜, Si-O-C, Si-O-Si, Si-H, 피크가 새로 생겼음을 다양한 ...
본 연구에서는 실란 기능화된 그래핀 산화물 (sGO)을 이용하여 유기태양전지 (OPVs), 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 복합재료를 제작하는 방법에 대해 제시하였다. 실란 기능화를 위해 그래핀 산화물 표면에 산소 그룹이 자기조립단분자막 (SAMs)에 의해 아민, 에폭시, 알킬 그룹으로 변환시켜, Si-O-C, Si-O-Si, Si-H, 피크가 새로 생겼음을 다양한 분석법을 통해 확인하였다. 이렇게 제작된 sGO을 이용하여 복합재료 제작 및 디바이스에 적용하였다. 복합재료인 CFRP의 경우에는 탄소/에폭시의 강한 결합력으로 접착 강도를 향상시키기 위한 실험을 진행하였다. 이 실험은 단일 랩 결합된 본딩 (single lap joint bonding)에 의해 진행하였고, 아민 그룹을 가진 sGO를 사용했을 때, 최대 53 % 이상의 접착 강도 증가를 확인할 수 있었다. 그 외에 다른 sGO와 GO에서도 강도 증가 효과를 확인하였고, GO 대비 sGO의 접착 강도 증가 효과 또한 확인하였다. 그러므로 CFRP에 sGO를 사용함으로써 탄소/에폭시 결합력을 향상시켜 접착 강도가 증가함을 예상할 수 있다. 디바이스인 OPVs의 경우는 GO, GPTMS-sGO, MTES-sGO의 에너지 변환 효율 (PCE)이 2.06, 3.00, 3.08 % 로 실란 기능화에 따른 효율 증가를 확인하였다. 또한, 일함수 에너지도 4.8, 4.9, 5.0 eV의 증가를 확인함으로써 일함수 변화에 따른 OPVs의 에너지 변환 효율에 연관성을 확인하였다. 이는 실란 기능화된 그래핀 산화물이 정공 수송층으로써 역할로 OPVs의 특성을 향상시킨 것이라고 판단된다.
본 연구에서는 실란 기능화된 그래핀 산화물 (sGO)을 이용하여 유기태양전지 (OPVs), 탄소섬유강화플라스틱 (CFRP) 복합재료를 제작하는 방법에 대해 제시하였다. 실란 기능화를 위해 그래핀 산화물 표면에 산소 그룹이 자기조립단분자막 (SAMs)에 의해 아민, 에폭시, 알킬 그룹으로 변환시켜, Si-O-C, Si-O-Si, Si-H, 피크가 새로 생겼음을 다양한 분석법을 통해 확인하였다. 이렇게 제작된 sGO을 이용하여 복합재료 제작 및 디바이스에 적용하였다. 복합재료인 CFRP의 경우에는 탄소/에폭시의 강한 결합력으로 접착 강도를 향상시키기 위한 실험을 진행하였다. 이 실험은 단일 랩 결합된 본딩 (single lap joint bonding)에 의해 진행하였고, 아민 그룹을 가진 sGO를 사용했을 때, 최대 53 % 이상의 접착 강도 증가를 확인할 수 있었다. 그 외에 다른 sGO와 GO에서도 강도 증가 효과를 확인하였고, GO 대비 sGO의 접착 강도 증가 효과 또한 확인하였다. 그러므로 CFRP에 sGO를 사용함으로써 탄소/에폭시 결합력을 향상시켜 접착 강도가 증가함을 예상할 수 있다. 디바이스인 OPVs의 경우는 GO, GPTMS-sGO, MTES-sGO의 에너지 변환 효율 (PCE)이 2.06, 3.00, 3.08 % 로 실란 기능화에 따른 효율 증가를 확인하였다. 또한, 일함수 에너지도 4.8, 4.9, 5.0 eV의 증가를 확인함으로써 일함수 변화에 따른 OPVs의 에너지 변환 효율에 연관성을 확인하였다. 이는 실란 기능화된 그래핀 산화물이 정공 수송층으로써 역할로 OPVs의 특성을 향상시킨 것이라고 판단된다.
We provide a new method for composites such as Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) and Organic Photovoltaic cells (OPVs) by using Silane-functionalized graphene oxides (sGOs). sGOs were fabricated with four different self-assembled monolayers (SAMs). The functionalization of the oxygen-containing...
We provide a new method for composites such as Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) and Organic Photovoltaic cells (OPVs) by using Silane-functionalized graphene oxides (sGOs). sGOs were fabricated with four different self-assembled monolayers (SAMs). The functionalization of the oxygen-containing groups on the surface of GO were converted by the SAMs to amine, epoxy, and alkyl groups. The formation of Si-O-C, Si-O-Si, and Si-H bonds, the higher decomposition temperature, the change of diffraction angle, and the appearance of Si peak indicated that the reaction between silane molecules of SAMs and functional groups of GO occurred successfully. In case of CFRP based sGOs were fabricated to reinforce an epoxy adhesive, with the aim of improving the bonding strength of carbon/epoxy composites. The bonding strength of a carbon fiber/epoxy composite, tested with a single lap joint bonded with an epoxy adhesive, was increased by 53% after the addition of a sGO that contained amine groups. Therefore, it is thought that sGOs could be used in adhesive bonding applications to increase the bonding strength. Another case of OPVs based sGO (GPTMS, MTES), the power conversion efficiency (PCE) value increase to 3.00 and 3.08 %, respectively. SPRES data shows that the work function of GO, GPTMS-sGO, and MTES-sGO were 4.8, 4.9, and 5.0 eV, respectively. Therefore, it is considered that the increase in the PCE value is caused by the bandgap alignment. It is thought that the use of sGO could improve the performance of OPVs.
We provide a new method for composites such as Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) and Organic Photovoltaic cells (OPVs) by using Silane-functionalized graphene oxides (sGOs). sGOs were fabricated with four different self-assembled monolayers (SAMs). The functionalization of the oxygen-containing groups on the surface of GO were converted by the SAMs to amine, epoxy, and alkyl groups. The formation of Si-O-C, Si-O-Si, and Si-H bonds, the higher decomposition temperature, the change of diffraction angle, and the appearance of Si peak indicated that the reaction between silane molecules of SAMs and functional groups of GO occurred successfully. In case of CFRP based sGOs were fabricated to reinforce an epoxy adhesive, with the aim of improving the bonding strength of carbon/epoxy composites. The bonding strength of a carbon fiber/epoxy composite, tested with a single lap joint bonded with an epoxy adhesive, was increased by 53% after the addition of a sGO that contained amine groups. Therefore, it is thought that sGOs could be used in adhesive bonding applications to increase the bonding strength. Another case of OPVs based sGO (GPTMS, MTES), the power conversion efficiency (PCE) value increase to 3.00 and 3.08 %, respectively. SPRES data shows that the work function of GO, GPTMS-sGO, and MTES-sGO were 4.8, 4.9, and 5.0 eV, respectively. Therefore, it is considered that the increase in the PCE value is caused by the bandgap alignment. It is thought that the use of sGO could improve the performance of OPVs.
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