숭실대 신소재공학실험1) 12주차 전기방사 및 전도성 물질 코팅 결과보고서

문서 내 토픽

1. 전기방사

전기 방사의 원리를 이해하고 변수에 대해 알아보았다. 전기방사를 통해 고분자 용액을 방사시킬 수 있으며, 용액의 농도, 용매 비율, 전극 간 거리 및 전압, 전기방사 시간 등의 공정변수가 섬유의 크기와 모양에 영향을 준다.
2. 전도성 물질

전도성 물질에 대해 알아보았다. 전도성 물질인 Carbon black을 PAN 용액에 섞어 전기방사된 PVDF 필름 위에 닥터블레이드 코팅하는 실험을 진행하였다.
3. PVDF 섬유 특성

PVDF 고분자 용액의 농도가 증가함에 따라 전기방사 되는 섬유의 지름이 증가하였다. 이는 용액의 점도 증가로 인한 것으로, 농도가 높은 용액일수록 단단한 분사물을 형성하여 연속적이고 긴 섬유를 만들었다. 반면 농도가 낮은 용액은 구슬 형태의 섬유를 형성하였다.
4. 전압 변화에 따른 PVDF 섬유 형태

같은 농도의 PVDF 용액에서 전압을 11kV에서 20kV로 증가시키면 섬유의 지름이 감소하였다. 이는 전압 증가로 인해 토출되는 jet의 속도가 증가하고 고분자 용액이 빠르게 방사되어 용액 방울의 부피가 작아졌기 때문이다.
5. TiO2 나노섬유 제조

PVAc 고분자와 Titanium(IV) propoxide 전구체를 용해시킨 sol-gel 용액을 전기방사하여 TiO2 나노섬유를 제조할 수 있다. 용액의 농도, 용매 비율, 전압, 전극 간 거리 등의 공정변수가 섬유의 크기와 모양에 영향을 준다.
6. PVDF 28wt% 용액 제조

PVDF 2.8g과 Acetone/DMACs 7.2g을 섞어 28wt%의 PVDF 용액을 제조할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 전기방사

전기방사는 나노 및 마이크로 크기의 섬유를 제조하는 효과적인 기술입니다. 이 기술은 다양한 고분자 용액이나 용융체를 전기장 하에서 미세한 섬유로 방사할 수 있습니다. 전기방사 기술은 섬유의 직경, 형태, 기능성 등을 조절할 수 있어 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 특히 생체재료, 에너지 저장 소자, 여과 및 분리막 등의 분야에서 주목받고 있습니다. 전기방사 기술의 발전을 통해 더욱 다양한 기능성 나노섬유 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 전도성 물질

전도성 물질은 전기 에너지를 효과적으로 전달할 수 있는 재료입니다. 이러한 전도성 물질은 전자기기, 에너지 저장 장치, 센서 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 최근에는 탄소나노튜브, 그래핀, 전도성 고분자 등 다양한 나노 및 마이크로 스케일의 전도성 물질이 개발되고 있습니다. 이러한 전도성 물질은 기존 금속 물질에 비해 가볍고, 유연하며, 내식성이 우수한 장점이 있습니다. 따라서 전도성 물질의 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 혁신적인 전자 소자 및 에너지 저장 장치를 구현할 수 있을 것으로 기대됩니다.
3. PVDF 섬유 특성

PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드)는 우수한 압전 및 강유전 특성을 가진 고분자 재료입니다. PVDF 섬유는 이러한 특성을 활용하여 센서, 액추에이터, 에너지 하베스팅 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. PVDF 섬유는 전기방사 기술을 통해 나노 및 마이크로 크기로 제조할 수 있으며, 섬유의 직경, 결정 구조, 배향성 등을 조절하여 물성을 최적화할 수 있습니다. 또한 PVDF 섬유에 다양한 기능성 물질을 복합화하여 센서, 촉매, 에너지 저장 등의 응용 분야를 더욱 확장할 수 있습니다. 따라서 PVDF 섬유의 지속적인 연구 개발을 통해 혁신적인 스마트 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.
4. 전압 변화에 따른 PVDF 섬유 형태

PVDF 섬유는 압전 및 강유전 특성으로 인해 전압 변화에 따라 섬유의 형태가 변화할 수 있습니다. 이러한 특성은 PVDF 섬유를 액추에이터, 센서, 에너지 하베스팅 등의 분야에 활용할 수 있게 합니다. 전압 변화에 따른 PVDF 섬유의 형태 변화는 섬유의 결정 구조, 배향성, 복합화 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 따라서 PVDF 섬유의 제조 공정 및 구조 제어를 통해 전압 변화에 대한 섬유의 응답 특성을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 PVDF 섬유 기반의 스마트 소재 및 디바이스 개발이 가능할 것으로 기대됩니다.
5. TiO2 나노섬유 제조

TiO2(이산화티타늄) 나노섬유는 광촉매, 에너지 저장, 센서 등 다양한 분야에서 주목받고 있는 소재입니다. TiO2 나노섬유는 전기방사 기술을 통해 제조할 수 있으며, 섬유의 직경, 결정 구조, 비표면적 등을 조절할 수 있습니다. 이를 통해 TiO2 나노섬유의 광촉매 활성, 이온 저장 용량, 센서 감도 등의 특성을 최적화할 수 있습니다. 또한 TiO2 나노섬유에 다른 기능성 물질을 복합화하여 더욱 다양한 응용 분야로 확장할 수 있습니다. 따라서 TiO2 나노섬유의 지속적인 연구 개발을 통해 고성능 에너지 및 환경 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.
6. PVDF 28wt% 용액 제조

PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드) 28wt% 용액은 전기방사를 통해 PVDF 나노섬유를 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 이 농도의 PVDF 용액은 적절한 점도와 표면장력을 가지고 있어 안정적인 섬유 형성이 가능합니다. 또한 PVDF 28wt% 용액은 압전 및 강유전 특성을 가지고 있어, 제조된 PVDF 나노섬유는 센서, 액추에이터, 에너지 하베스팅 등의 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 용액 제조 시 용매, 첨가제 등의 조건을 최적화하여 PVDF 나노섬유의 결정 구조, 배향성, 기능성 등을 제어할 수 있습니다. 이를 통해 PVDF 나노섬유의 성능을 극대화하고, 다양한 스마트 소재 및 디바이스 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.