보고서 정보
주관연구기관 |
성균관대학교 SungKyunKwan University |
연구책임자 |
이창구
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-05 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO201700010661 |
과제고유번호 |
1711024391 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
2차원 나노물질.질화붕소.그래핀.이황화몰리브덴.합성.박막구조체.기계적특성.표면보호코팅.물질투과막.2-dimensional nanomaterials.graphene.molybdenum disulfide.hexagonal nitride.synthesis.thin film structures.mechanical.surface coatings.membranes.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700010661 |
초록
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연구의 목적 및 내용
그래핀, 이황화몰리브덴, 질화붕소와 같은 원자수준의 극초박막성과 우수한 기계적 물성을 동시에 지니는 2차원 나노물질들의 합성 및 기초물성을 평가하고 이러한 나노물질들을 이용하여 대면적 나노미터수준의 표면보호 코팅과 원자두께 수준의 물질투과막 등의 박막구조체를 만들어 박막구조재료로서의 특성을 이해하고, 그에 대한 응용가능성을 타진하고 핵심기술을 개발하는 것을 연구의 목표로 한다.
본연구에서는 2차원 나노물질의 합성과 박막구조체의 제조, 2차원 나노물질과 박막구조체의 기초 물성 연구, 표면보호코팅
연구의 목적 및 내용
그래핀, 이황화몰리브덴, 질화붕소와 같은 원자수준의 극초박막성과 우수한 기계적 물성을 동시에 지니는 2차원 나노물질들의 합성 및 기초물성을 평가하고 이러한 나노물질들을 이용하여 대면적 나노미터수준의 표면보호 코팅과 원자두께 수준의 물질투과막 등의 박막구조체를 만들어 박막구조재료로서의 특성을 이해하고, 그에 대한 응용가능성을 타진하고 핵심기술을 개발하는 것을 연구의 목표로 한다.
본연구에서는 2차원 나노물질의 합성과 박막구조체의 제조, 2차원 나노물질과 박막구조체의 기초 물성 연구, 표면보호코팅의 특성 측정 그리고 물질투과막을 개발하는 연구를 수행하였다.
연구결과
1) 2차원 나노물질의 합성과 박막구조체의 제조 : 화학증기증착법을 이용하여 고품질 그래핀과 이황화몰리브덴 박막을 합성하였고, 이를 이용하여 플라스틱 기판위에 코팅하였으며, 용액법을 이용하여 산화그래핀과 필름을 합성하고 산화그래핀 용액을 상온분사하여 코팅하였다. 그리고 물을 용매로 하여 그래핀, 이황화몰리브덴, 질화붕소등 여러 2차원 나노물질의 분산용액을 제조하였다.
2) 2차원 나노물질과 박막구조체의 기초 물성 연구: 마이크로웨이브를 이용하여 단층의 그래핀을 도핑하고 인장변형을 시도하였고, AFM 인덴테이션법을 이용하여 화학증기증착법을 이용한 고품질 그래핀과 단층 이황화몰리브덴 박막의 기계적 물성을 측정하였다. 그리고 인장테스트를 이용하여 대면적산화그래핀 페이퍼의 기계적 물성 또한 측정하였다.
마지막으로 이황화몰리브덴 필름의 전계효과 트랜지스터를 제조하고 전기적 성능을 측정하였을 뿐 아니라, 두께에 따른 일함수의 변화도 측정하였다.
3) 표면보호코팅의 특성 측정 : 질화붕소용액과 단층 그래핀, 그리고 화학증기증착법을 이용하여 합성된 이황화몰리브덴 박막코팅의 마찰특성들을 측정하였다.
4) 물질투과막 개발 : 용액법을 이용하여 만들어진 산화그래핀을 이용하여 물질투과막을 제조하고 이를 이용하여 알코올, 유기물용액등과 물의 혼합용액을 분리하는데 성공하였다. 그리고 여과지에 산화그래핀을 코팅하여 물과 기름의 혼합용액을 분리하는데 성공하였다.
연구결과의 활용계획
2차원 나노물질 합성연구를 통하여 만들어진 그래핀, 이황화몰리브덴, 질화붕소, 산화그래핀 등은 다양한 소자 및 제품등에서 마찰, 마모 감소를 유도하고 내산화 및 내화학성을 증대하며 전기적특성 까지 조절이 가능한 표면 코팅으로 활용이 가능하다. 또한 용액법을 이용하여 만들어진 산화그래핀을 이용하여 만든 물질투과막은 알코올, 유기물용액등과 물의 혼합용액을 분리하는데 까지 성공하여 연료전지에서의 전해질막, 삼투압 또는 역삼투압 박막, 가스 분리막, 이온 및 바이오 물질 분리막 등으로 에너지, 환경, 화학 및 바이오 분야까지 고기능박막으로 폭넓게 사용할 수 있다.
(출처 : 한글요약문 5p)
Abstract
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Purpose&contents
Atomically thin 2-dimensional (2D) nanomaterials such as graphene, molybdenum disulfide, and hexagonal boron nitride have excellent mechanical properties and are ideal candidates for thin film coatings and membranes. This proposal aims at fundamental studies of synthesis of 2D ma
Purpose&contents
Atomically thin 2-dimensional (2D) nanomaterials such as graphene, molybdenum disulfide, and hexagonal boron nitride have excellent mechanical properties and are ideal candidates for thin film coatings and membranes. This proposal aims at fundamental studies of synthesis of 2D materials and 2D material-based thin film structures and characterization of their basic properties as well as application studies of large-area coatings for surface protection and atomically-thin membranes for molecular transport.
Result
1) Synthesis of 2D materials and fabrication of 2D material-based thin film structures : Graphene and MoS2 were synthesized by CVD method and we coated on plastic substrate with them. We synthesized graphene oxide solution to make films and coating on flexible substrate by using Hummer's method. Graphene, MoS2, h-BN and other 2D materials were dispersed in pure water by a sonication method.
2) Basic properties measurement of 2D materials and thin film structures : We dopped and applied strain in monolayer graphene by using microwave irradiation. We measured mechanical properties of synthesized graphene, MoS2 and graphene oxide films by using AFM indentation method and strain test.We also made MoS2 field effect trasistors out of the synthesized materials, and measured electrical properties and change of work function with increasing number of layers.
3) Surface protection characteristics of 2D materials coating : We measured wear and friction characteristics of h-BN, monolayer graphene and CVD synthesized MoS2.
4) Research of molecular transport membrane : We separated water from alcohol, organic solvents and oil mixture by using graphene oxide membrane and filter.
Expected Contribution
Synthesized graphene, MoS2, h-BN, graphene oxide and other 2D nano materials can be used for decreasing wear and friction, electrical property control and increasing chemical resistance and acid resistance. And, graphene oxide membrane can separate water from alcohol, organic solvent and oil, so it can be widely used for fuel cell, electrolyte membrane, osmotic or reverse osmotic pressure membrane, gas seperation, and ion and bio materials separation membrane.
(출처 : SUMMARY 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 31 5. 연구결과의 활용계획 ... 31 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32 7. 참고문헌 ... 33 8. 연구성과 ... 34 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 47 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 47 11. 기타사항 ... 47끝페이지 ... 47
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