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제안 방법
- CNT/PZT/PVDF의 복합재료를 활성층으로 하는 압전소자를 제작하기 위해 복합 용액을 제작하였다. 유기 용매인 NMP에 PVDF 분말을 넣고 교반기를 이용하여 80℃ 온도에서 300 rpm으로 4시간 동안 용해하였다.
- 고분자 압전 재료인 PVDF에 압전특성 향상을 위한 PZT와 β-phase PVDF의 핵 형성 씨앗 역할을 하는 CNT가 첨가되어 PVDF 결정 형성 과정에서 CNT가 씨앗으로 작용하는 것을 확인하기 위해 SEM 분석을 수행하였다.
- 고분자 압전 재료인 PVDF에 압전특성 향상을 위한 PZT와 β-phase PVDF의 핵 형성 씨앗 역할을 하는 CNT가 첨가되어 PVDF 결정 형성 과정에서 CNT가 씨앗으로 작용하는 것을 확인하기 위해 SEM 분석을 수행하였다. 그림 2에 PVDF가 핵 형성 씨앗 없이 90℃의 온도로 용매를 증발시켜 결정화된 것을 SEM 및 AFM 분석으로 확인하였다. 이로부터 결정화는 되었지만 방향성이 없는 모양을 하고 있으므로 α-phase인 것을 확인할 수 있다.
- 유기 용매인 NMP에 PVDF 분말을 넣고 교반기를 이용하여 80℃ 온도에서 300 rpm으로 4시간 동안 용해하였다. 다음으로, PVDF가 용해되어 있는 용액에 PZT를 첨가하여 12시간 동안 혼합한 후 마지막으로 CNT 용액을 첨가하여 24시간 동안 교반해 CNT/PZT/PVDF 용액을 제작하였다. 이때 CNT가 첨가된 양에 따라 PVDF의 결정성이 α-phase에서 β-phase로의 변화를 관찰하기 위해 CNT의 양을 조절하였으며, 각각의 비율을 표 1에 나타내었다.
- 본 논문에서는, CNT의 여러 가지 특성 중 분자 구조, 고강도 특성, 그리고 전도 특성 등을 이용하여 고분자 복합체를 드롭 캐스팅(drop casting) 방법에 의한 벌크형으로 제작하여 압전소자에 적용하였다 [4,9].
- 이때 CNT가 첨가된 양에 따라 PVDF의 결정성이 α-phase에서 β-phase로의 변화를 관찰하기 위해 CNT의 양을 조절하였으며, 각각의 비율을 표 1에 나타내었다.
- 이때 핫플레이트의 온도를 PVDF의 β-phase의 형성에 가장 적절한 온도인 150℃에 맞추고 시간을 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) 유기용매가 완전히 증발될 수 있도록 60분간 가열하였다.
- 이때 핫플레이트의 온도를 PVDF의 β-phase의 형성에 가장 적절한 온도인 150℃에 맞추고 시간을 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) 유기용매가 완전히 증발될 수 있도록 60분간 가열하였다. 제작된 복합막은 온도차를 이용하여 박리한 다음, 각각 XRD 분석법에 의해 결정구조 및 분자구조를 조사하였다.
이론/모형
- 제작된 용액은 그림 1과 같이 금형(mold)에 떨어뜨리고 드롭 캐스팅법을 이용하여 압전 복합막을 제작하였다. 이때 핫플레이트의 온도를 PVDF의 β-phase의 형성에 가장 적절한 온도인 150℃에 맞추고 시간을 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) 유기용매가 완전히 증발될 수 있도록 60분간 가열하였다.
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