선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 오존처리 방법을 이용하여 탄소나노튜브를 시간을 변수로 하여 상온에서 오존처리한 후 이를 이용해 탄소나노튜브/고밀도 폴리에틸렌을 제조하고, 오존처리 시간에 따른 탄소나노튜브의 표면 특성 및 PTC 소자의 온도에 따른 진 기적 특성의 변화에 관하여 관찰하였다.
- 본 연구에서는 탄소나노튜브의 함량에 따른 전도성 고분자 복합새뵤의 PTC 세기를 알아보았고. 이블 기순으로 오존처리에 의한 탄소나노듀브의 표변 특성의 변화가 PTC 세기에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다.
- PTC 세기를 알아보았고. 이블 기순으로 오존처리에 의한 탄소나노듀브의 표변 특성의 변화가 PTC 세기에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다. 탄소나노튜브의 함량에 따른 탄소나노튜브/ 고밀도 폴리에틸렌의 PTC 세기는 4 phr일때 가장 우수한 PTC 세기를 나타내었다.
제안 방법
- Model Bomen MB 102)을 사용하였다. FT-IRe 탄소나노튜브를 KBr 분말과 혼합하여 가압하에 KBr pellet을 만들어 주사 범위 4000~ 400cm-1에서 측정하였다.
- 탄소나노튜브의 함량에 따른 탄소나노튜브/ 고밀도 폴리에틸렌의 PTC 세기는 4 phr일때 가장 우수한 PTC 세기를 나타내었다. 오존 표면처리한 탄소나노튜브의 표면 특성 변화는 EA와 FT-IR을 통해 확인하였다. 오존 표면처리된 탄소나노튜브의 EA 측정 결과, 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 산소의 농도가 점점 증가됨을 확인할 수 있었고, FT-IR 측정 결과 3500 cm-1에서 O-H, 1800-1500 cm-1에서 C = O, 1200~ 1000 ㎝-1에서는 C-0 피크가 각각 나타났고, EA의 측정 결과와 같이 오존처리 시간이 증가할수록 피크의 세기 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
- 오존처리된 탄소나노튜브의 표면에 노입된 각 원소의 변화량을 살펴보기 위해 원소 분석기(EA, Fisons EA-H08)를 사용하였고, 표면 관능기의 변화를 확인하기 위하여 FT-IR 분광기 (Hartmann & Brawn Model Bomen MB 102)을 사용하였다. FT-IRe 탄소나노튜브를 KBr 분말과 혼합하여 가압하에 KBr pellet을 만들어 주사 범위 4000~ 400cm-1에서 측정하였다.
- 전기 저 항 측정을 위해 압축 성형한 PTC 소자의 양면에 금속박을 붙인 후 hot-press를 이용하여 총 두께가 1.0 mm가 되도록 시편을 제작하였다. 제작된 시편을 가로 세로 1X1 cm 크기로 동일하게 자른 후 저항 측정을 위해 금속선을 시편의 양면에 붙여 주었다.
- 제작된 시편을 가로 세로 1X1 cm 크기로 동일하게 자른 후 저항 측정을 위해 금속선을 시편의 양면에 붙여 주었다. 제작한 시편에 전선을 연결하여 온도 조절이 가능한 오븐 안에 넣고, 2 ℃/min의 승온 속도로 온도에 따른 시편의 저항 변화를 디지털 멀티메타를 이용하여 측정하였다.
- 탄소나노튜브는 70의 진공오븐에서 24시간 건조시켜 수분 및 잔류 용매를 제거한 다음오존 처리장치(LAB-2B. OZONIA KOREA Co.. LTD)를 이용하이 표준상태에서 오존의 생산량을 8 g/h, 오존 농노를 23 mg/h로 일정하게 한 후, 오존처리 시간을 0, 2, 4, 6 그리고 8시간으로 표면처리 시간을 변화시켜 오존처리를 행하였다.
- 탄소나노튜브의 함량에 따른 탄소나노튜브/고밀도 폴리에틸렌의 PTC 특성을 비교하기 위하여 탄소나노튜브의 함량을 각각 1, 2, 3, 4 그리고 5 phr의 비율로 HDPE와 혼합하여 PTC 소자를 제조하였다.
- 혼합한 조성물은 hot-press를 이용하여 두께가 1.0 mm 시트상으로 압축 성형하여 탄소나노튜브/고밀도 폴리에틸렌 PTC 소자를 제조하였다.
대상 데이터
- 상온 비저항 값과 최대 비저항값의 차이를 통하여 4 phr의 탄소나노튜브 첨가시 우수한 PTC 세기를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본연구에서는 4 phr의 탄소나노튜브가 첨가된 탄소나노튜브/고밀도폴리에틸렌 PTC 소자를 제작하여 실험에 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 고분자 매트릭스 (주)현대 석유화학(Hyundai Petrochemical Co.)의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE; MI = 7.00 g/min, 밀도 d=0.967 g/cm3, T,„= 133℃)을 사용하였으며, 전도성 충전제로 사용한 탄소나노튜브는 일진나노텍(주)의 CVD 공법으로 가공된 multi walled nanotube(MWNT) (순도 = 40~99%, 길이 = 10~50 ㎛m\, 직경 = 10~20nm)를 사용하였다.
성능/효과
- 이는 과량의 산소 관능기가 탄소나노튜브의 표면에 도입되어, 이로 인해 상온 비저항값의 증가가 큰 폭으로 일어나 상대적으로 PTC 세기는 감소하게 된 것으로 판단된다.'* 따라서 PTC 소자의 난점인 NTC 현상을 제거하고 향상된 PTC 세기를 나타내는 최적 조건은 본 연구에서 오존 표면처리 시간을 6시간으로 한 경우임을 알 수 있다.
- 반면, 오존 표면처리된 시편의 경우 처리시간이 증가함에 따라 1200~1000 cm-1에서 C-O 피크가 생성되었고. 1800~ 1500 cm-1에서 C = O 피크와 3500 cm-1에서 O-H 피크의 세기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 오존 표면처리로 인해 탄소나노튜브의 표면에 산소함유 관능기가 도입되었기 때문이며, 오존 표면처리 시간이 증가됨에 따라 오존과 탄소나노튜브와 반응할 수 있는 확률이 증가되기 때문에 피크의 세기가 증가하였다고 판단된다.
- 탄소나노튜브의 함량과 관계없이 모는 시편에 있어서 130 ~140 ℃ 근처를 지나면 전기저항이 급격히 증가하는 PTC 현상을 나타내었으며, 이는 수지로 사용된 HDPE의 용융 온도와 일치하는 결과를 나타내었다. I phr의 탄소나노튜브를 첨가한 경우에도 전도도를 나타내기는 했지만 저항값이 매우 크게 나타났고, 4 phr의 탄소나노튜브가 첨가되었을 때 비저항 값이 가장 우수함을 알 수 있었다. PTC 소자는 NTC 현상이 발생되면 소자로서의 기능을 이행하지 못하지만, 고분자의 용융점 이상에서 NTC 현상이발생되지 않으면 소자로서 기능을 이행할 수 있는데, 본 연구에서는 고밀도 폴리에틸렌의 연화점까지는 저항이 일정하게 나타났으며, 연화점 이후에서 증가하기 시작하여 용융점까지 급격하게 증가하였다.
- I phr의 탄소나노튜브를 첨가한 경우에도 전도도를 나타내기는 했지만 저항값이 매우 크게 나타났고, 4 phr의 탄소나노튜브가 첨가되었을 때 비저항 값이 가장 우수함을 알 수 있었다. PTC 소자는 NTC 현상이 발생되면 소자로서의 기능을 이행하지 못하지만, 고분자의 용융점 이상에서 NTC 현상이발생되지 않으면 소자로서 기능을 이행할 수 있는데, 본 연구에서는 고밀도 폴리에틸렌의 연화점까지는 저항이 일정하게 나타났으며, 연화점 이후에서 증가하기 시작하여 용융점까지 급격하게 증가하였다. 즉 고밀도 폴리에틸렌의 연화점과 용융점까지의 좁은 온도 범위에서 저항의 변화가 일어나며, 탄소나노튜브의 함량이 4 phr 첨가되었을 때 가장 우수한 PTC 소자로서의 기능을 수행할 수 있다고 판단된다.
- 13-15 즉 고분자의 용융 온도에서 매우 큰 열팽창계수를 갖는 고분자의 급격한 부피팽창으로16 인해 충전제의 부피 분율이 감소하고 이에 따라 충전제 사이의 거리가 상대적으로 멀어지 게 되어 전자들의 이동이 어려워지므로 전기저항이 증가하는 것이다. 그리고 오존처리 시간이 증가할수록 PTC 소자의 상온 비저항값과 최대 비저항값이 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 충전제인 탄소나노튜브의 표면에 도입되는 산소 관능기들은전자를 잡아두어 탄소나노튜브 고유의 전기전도도를 감소시키며,17 이로 인해 탄소나노튜브 입자들 사이의 진전자이동이 어려워셔 상온 비저항값과 최대 비저항값이 증가하게 된다.
- 오존 표면처리 시간이 가장 긴 Oz-8의 경우에는 미처리에 비교해 가장 큰 폭으로 오존의 함량이 증가하여 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 산소의 함량이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한, 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 탄소 함량이 감소함을 확인할 수 있었는데, 이는 오존처리에 의해 탄소나노튜브 표면에 있는 탄소 원자가 CCh로 변한다는 것으로 관찰되고, 탄소나노튜브 표면의 -CHz-기가 오존처리에 의하여 점차 산소 함유 작용기로 변화되기 때문인 것으로 판단된다.9,10
- 얻은 PTC 소자의 PTC 세기를 나타내었다. 상온 비저항 값과 최대 비저항값의 차이를 통하여 4 phr의 탄소나노튜브 첨가시 우수한 PTC 세기를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본연구에서는 4 phr의 탄소나노튜브가 첨가된 탄소나노튜브/고밀도폴리에틸렌 PTC 소자를 제작하여 실험에 사용하였다.
- 오존처리 시간이 증가함에 따라 탄소나노듀브의 산소 함량은 계속해서 증가하였다. 오존 표면처리 시간이 가장 긴 Oz-8의 경우에는 미처리에 비교해 가장 큰 폭으로 오존의 함량이 증가하여 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 산소의 함량이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한, 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 탄소 함량이 감소함을 확인할 수 있었는데, 이는 오존처리에 의해 탄소나노튜브 표면에 있는 탄소 원자가 CCh로 변한다는 것으로 관찰되고, 탄소나노튜브 표면의 -CHz-기가 오존처리에 의하여 점차 산소 함유 작용기로 변화되기 때문인 것으로 판단된다.
- 오존 표면처리된 탄소나노튜브의 EA 측정 결과, 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 산소의 농도가 점점 증가됨을 확인할 수 있었고, FT-IR 측정 결과 3500 cm-1에서 O-H, 1800-1500 cm-1에서 C = O, 1200~ 1000 ㎝-1에서는 C-0 피크가 각각 나타났고, EA의 측정 결과와 같이 오존처리 시간이 증가할수록 피크의 세기 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 오존 표면처리된 탄소나노튜브를 사용하여 제조한 PTC 소자는 비처리 탄소나노튜브를 사용한 경우에 비해 PTC 세기가 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 오존처리로 인해 탄소나노튜브의 표면에 산소 관능기의 증가로 전도성 네트워크의 파괴가 더욱 용이해지기 때문이라 판단된다.
- 오존 표면처리한 탄소나노튜브의 표면 특성 변화는 EA와 FT-IR을 통해 확인하였다. 오존 표면처리된 탄소나노튜브의 EA 측정 결과, 오존 표면처리 시간이 증가함에 따라 산소의 농도가 점점 증가됨을 확인할 수 있었고, FT-IR 측정 결과 3500 cm-1에서 O-H, 1800-1500 cm-1에서 C = O, 1200~ 1000 ㎝-1에서는 C-0 피크가 각각 나타났고, EA의 측정 결과와 같이 오존처리 시간이 증가할수록 피크의 세기 또한 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 오존 표면처리된 탄소나노튜브를 사용하여 제조한 PTC 소자는 비처리 탄소나노튜브를 사용한 경우에 비해 PTC 세기가 증가함을 확인할 수 있었다.
- PTC 소자는 NTC 현상이 발생되면 소자로서의 기능을 이행하지 못하지만, 고분자의 용융점 이상에서 NTC 현상이발생되지 않으면 소자로서 기능을 이행할 수 있는데, 본 연구에서는 고밀도 폴리에틸렌의 연화점까지는 저항이 일정하게 나타났으며, 연화점 이후에서 증가하기 시작하여 용융점까지 급격하게 증가하였다. 즉 고밀도 폴리에틸렌의 연화점과 용융점까지의 좁은 온도 범위에서 저항의 변화가 일어나며, 탄소나노튜브의 함량이 4 phr 첨가되었을 때 가장 우수한 PTC 소자로서의 기능을 수행할 수 있다고 판단된다. 이는 4 phr일 때 상대적으로 탄소나노튜브가 고분자 매트릭스 내에서 균일한 분산과 함께 결정성 고분자 내부에서 나노 터널을 형성하기 때문에 미세한 고분자의 부피 변화에 의하여 전기전도성의 차이를 보여준다고 판단된다.
- 탄소나노튜브의 함량과 관계없이 모는 시편에 있어서 130 ~140 ℃ 근처를 지나면 전기저항이 급격히 증가하는 PTC 현상을 나타내었으며, 이는 수지로 사용된 HDPE의 용융 온도와 일치하는 결과를 나타내었다. I phr의 탄소나노튜브를 첨가한 경우에도 전도도를 나타내기는 했지만 저항값이 매우 크게 나타났고, 4 phr의 탄소나노튜브가 첨가되었을 때 비저항 값이 가장 우수함을 알 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.