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비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차
비용매 공정 개발로 그래핀 복합소재 상용화 박차 - 비용매공정으로도 그래핀 입자의 균일한 분산이 가능해 건조가 필요 없는 경제적인 공정 개발 - 그래핀 상용화를 앞당기는 혁신적 기술 그래핀의 가장 유망한 응용분야 중 하나인 그래핀 기반 고분자 복합소재는 관련 분야에서 향후 가장 큰 시장을 형성할 것으로 기대되는 분야 중 하나다. 그래핀 기반 고분자 복합소재의 상용화에 있어, 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 위한 분산제 및 용매의 건조 공정에서 소요되는 시간과 이 때 발생하는 그래핀 입자의 재응집이 걸림돌로 지목되어 왔다. 국내 연구진이 그래핀 입자를 더 균일하게 용매없이 분산할 수 있는 경제적 공정을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 김성륜 박사팀은 서울대 재료공학부 윤재륜 교수팀과 함께 꿈의 신소재인 그래핀에 용매를 사용하지 않고 균일하게 분산 시킬 수 있는 고분자 복합소재 제조 공정을 개발했다. 그래핀 고분자 복합소재는 가열하는 용융공정으로는 그래핀 입자를 균일하게 분산시키기 어렵다. 그래핀 입자의 균일한 분산을 위해 용액공정을 도입할 경우 비경제적일 뿐만 아니라 용매의 건조를 위한 후공정에서 발생하는 그래핀 입자의 재응집에 필요한 비용과 시간 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 그래핀 입자가 균일하게 분산되지 않으면 후에 결함의 주요 원인이 된다. 서로 반응이 가능한 소중합체의 일종인 CBT(Cyclic butylene terephthalate)는 최초 용융 시 액체처럼 잘 흐르다가 열을 가하면 중합되어 고분자가 되는 특징이 있다. 연구팀은 CBT 입자를 그래핀 입자와 섞은 후(Powder mixing) 중합반응을 일으켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산 된 고분자 복합소재 제조에 성공했다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조한 그래핀 복합소재의 단면을 이미지 처리 (Image processing) 한 후, 통계를 산출해 그래핀 입자 간 평균거리 및 표준편차를 구하여 그래핀 입자의 분산 정도를 정량적으로 평가하는 방법 또한 개발했다. 이를 통해, 그 동안 어려움을 겪고 있던 그래핀 복합소재의 정밀한 분산 평가를 위한 분석 평가 방법이 도출뿐 아니라, 연구팀의 공정으로 제작한 그래핀 복합재료가 기존 용매 공정에 비해 훨씬 고르게 분산되었음을 정량적으로 확인할 수 있었다. KIST 김성륜 박사는 “혁신적이고 효율적인 비용매 복합소재 제조공정 개발로 그래핀 고분자 복합소재 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다”고 연구의의를 밝혔다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업, 나노융합 2020사업(미래창조과학부 및 산업통상자원부 공동 지원)에서 지원되었으며, 연구 결과는 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 3월 16일자 게재되었다. * (논문명) "Ultra-high dispersion of graphene in polymer composite via solvent free fabrication and functionalization" - (제1저자) 한국과학기술연구원 노예지 연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김성륜 박사 - (교신저자) 서울대학교 윤재륜 교수 <그림자료> <그림 1> CBT 입자를 그래핀 입자와 입자 믹싱 (Powder mixing) 한 후 반응 중합시켜 용매를 사용하지 않고 그래핀이 균일하게 분산된 고분자 복합소재를 제조할 수 있는 공정의 모식도. <그림 2> 고분자 복합소재에서 그래핀 입자의 분산성 정량 평가, (a) 그래핀 고분자 복합소재 파단면을 전자현미경으로 관찰한 이미지. (b) 정확한 정량평가를 위해 입자만 남긴 이미지. (c) 통계처리를 통하여 구한 입자간 평균거리 분포.
[정보공개목록] 2015년 3월
극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차
극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는 “PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)
극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차
극치환된 구조의 양자점 LED 제작, 차세대 발광 디스플레이 개발 박차 - 고분자 물질과 산화아연을 이용하여 극치환된 구조의 양자점 LED 개발 - 소자의 발광 효율을 극대화 시키는 특성 확보 반도체 산업과 더불어 국내 주요 양대 산업의 하나인 디스플레이(Display)는 영상 전달 매체로서 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 디스플레이가 더 발전하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 고화질화, 유연성 등의 요건들이 필요하다. 이를 위해 차세대 디스플레이 및 면발광 조명 소재로 양자점 발광 소자가 연구되고 있다. 국내 연구진이 소재의 양 극을 치환한 구조로 제작한 LED 디스플레이는 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율이 3배이상 개선되는 효과를 보였다. 고휘도, 저소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전소재연구단 황도경 박사/미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층/수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공하였다. 고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나 고분자물질(PEIE)만으로 주입층/수송층을 만드는 경우 고분자물질이 주입층의 역할만을 수행하여 외부 주입된 정공을 차단하며 전자를 효과적으로 수송시켜주는 전자 수송층를 역할을 하지 못하는 문제가 발생한다. 연구진는 이를 개선하기 위해 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층/수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED 제작에 성공하였다. 산화아연/고분자물질(ZnO/PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합을 보다 효과적으로 이루게 하여 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다. 황도경, 최원국 박사는 “PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하며, 이를 통하여 제작된 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다. 또한 이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적이며, LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용 가능 할 것” 이라고 밝혔다. 본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행되었으며, 3월 10일(화)자 Scientific Reports에 온라인 게재되었다. (논문명) “Inverted Quantum Dot Light Emitting Diodes using Polyethyleniminee ethoxylated modified ZnO” (DOI: 10.1038/srep08968) - (제1저자) 한국과학기술연구원 김홍희 박사과정 학생 연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 박사 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 최원국 박사 <그림1> 전분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO)를 이용하여 제작된 극치환 구조의 양자점 발광 다이오드. (a) 극치환된 구조의 양자점 LED 모식도. (b) 양자점 LED 단면의 광학 현미경 사진(왼쪽), 그리고 양자점(CdSe/ZnS)과 산화아연(ZnO)의 원자 격자 구조(오른쪽). (c) 고분자 물질(PEIE)와 산화아연(ZnO) 간의 에너지 준위 다이어그램. (d) 제작된 발광다이오드의 전계 발광 스펙트럼 및 발광 사진(적색, 녹색, 청색, 백색 모두 구현이 가능함을 보여준다)