초록 ▼

고분자 침윤 탄소나노튜브 세선(yarn) 및 직물(textile)을 제조하여 특정 방향으로 기계적 성질이 뛰어난 고성능 경량 탄소나노튜브 강화 고분자 복합재료를 개발하고자함. 탄소나노튜브 복합재료의 내부조직변수인 나노튜브 강화재의 분자구조 및 계면특성, 함유량, 배열 및 분포특성 등의 미세구조 제어 및 이에 대한 전사모사를 통하여 인장 및 압축특성, 휨특성, 피로특성, 충격특성, 열적 안정성 등 기계적 특성이 우수한 복합구조시스템의 실형상 성형기술을 개발하고자 함.
- 탄소나노튜브의 활용화의 가장 문제점인 정제 및 유기 용매에

고분자 침윤 탄소나노튜브 세선(yarn) 및 직물(textile)을 제조하여 특정 방향으로 기계적 성질이 뛰어난 고성능 경량 탄소나노튜브 강화 고분자 복합재료를 개발하고자함. 탄소나노튜브 복합재료의 내부조직변수인 나노튜브 강화재의 분자구조 및 계면특성, 함유량, 배열 및 분포특성 등의 미세구조 제어 및 이에 대한 전사모사를 통하여 인장 및 압축특성, 휨특성, 피로특성, 충격특성, 열적 안정성 등 기계적 특성이 우수한 복합구조시스템의 실형상 성형기술을 개발하고자 함.
- 탄소나노튜브의 활용화의 가장 문제점인 정제 및 유기 용매에서의 분산도에 관한 연구를 수행하였다. 정제 과정을 위하여 산처리 및 기계적 절단을 사용하였으며
이를 위한 최적 공정 변수를 확립하였다. 특히 유기 용매의 분산도를 향상 시키기 위하여 다양한 표면 개질을 위한 기능화를 수행하였으며, 여러 유기 용매에 대한 기능화된 탄소 나노튜브의 분산도를 측정하였다.
- 탄소나노튜브의 분산도를 이룬 유기용매를 사용하여 나노 파이버를 섬유형태로 제조하는 전기 방사 공정 변수를 최적화하였다. 이를 위하여 방사 공정의 변수인 전압, 유기용매 및 탄소나노튜브의 농도, 방사 거리 등을 최적하기 위해 실험계획법을 사용하여 원하는 공정 변수의 최적화를 이루었다.
- 연구 내용의 결과로 인공 근육에 대한 가능성을 타진하기 위하여 탄소나노튜브가 함유된 electro active polymer를 사용한 실험을 수행하였다.
- 전기 방사 공정에 대한 전산 모사 프로그램을 개발하여 새로운 물질에 대한 전기 방사공정 변수의 최적화 과정의 단축을 꾀하였으며, 제조된 나노 파이버에 대한 물성 평가 기술을 정립하였다.
1. 탄소 나노튜브의 정제 및 기능화에 대한 기술 논문을 발표 였다.
2. 방사 공정으로 제조된 탄소나노튜브 함유된 나노 파이버의 물성에 대한 논문 발표.
3. 전기 방사 공정에 대한 전산 모사 프로그램 개발에 대한 논문 발표
4. 탄소나노튜브 함유된 나노 파이버를 이용한 인공근육개발에 대한 학술진흥 재단 연구 과제를 수행하였음.
5. 탄소나노튜브 함유된 나노 파이버에 대한 실용화에 대한 연구를 위한 기초연구 결과를 확보할 수 있었다. 이는 실용화 과제로 확대할 예정이다.

Abstract ▼

The polymer permeated carbon nanotubes(CNT) will be used to fabricate the nano scale yarn and the textile, the high performance/multi-functional composite material will be
developed. The effect on the nano-composite material properties will be investigated by
developing the numerical model wit

The polymer permeated carbon nanotubes(CNT) will be used to fabricate the nano scale yarn and the textile, the high performance/multi-functional composite material will be
developed. The effect on the nano-composite material properties will be investigated by
developing the numerical model with CNT's internal parameters such as aspect ratio, interfacial characteristics, fiber volume fraction, alignment and dispersion quality and also experimentally. The final goal of this study is to establish the manufacturing technology
for the CNT nanocomposites with exceptional mechanical properties, novel electrical properties, ultra high thermal conductivity.
- To develop the electro-magnetic spinning technology for the CNT nanocomposites.
- To study the polymer permeated CNT alignment control technique for the nano filament.
- The interfacial characteristics of CNT/polymer will be enhanced by introducing the chemical and electrical methods and the optimal dispersion method will be investigated.
- The internal parameters of CNT, aspect ratio, alignment, volume fraction etc. will be control to optimize the nanocomposite material properties.
- To develop the advanced material processing technology for the CNT nanocomposites.
- To establish the material test method for CNT nanocomposites.
(tensile/compressive behavior, bending characteristics, fatigue, impact, thermal and electrical properties)
- To establish the constitutive equations of CNT nanocomposites, and will be implemented to material models for stress/fracture analysis.
- Micro-mechanics model will be derived for the process optimization.
Carbon nanotube reinforced polymer nano fibers with 10-100 nm size diameter has been fabricated by electro-spinning process. These fibers have a excellent mechanical and electrical properties. Moreover, the computer simulation tools have been developed to analyze the electro-spinning process.
These research works will be useful to develop the carbon nanotube reinforced nanofibers which will be used to weave the high strength composite fabric with multi-functionality.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...9
• 3. 결과 및 고찰...23
• 4. 결론...50
• 5. 인용문헌...71