[신소재공학실험] 고분자합성_Final Report

소개

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목차

A. What are the advantages and disadvantages of liquid phase synthesis compared to gas, and solid phase approach?
B. Typical glass windows are transparent for visible light with their chemical composition (SiO2) and amorphous nature. Does the solution containing SiO2 nanoparticles have the same color? If it is not, explain why in detail.
C. Plot the histogram (size vs population) of SiO2 nanoparticles for each samples (take at least 100 particles). Calculate the average diameter and standard deviation of SiO2 nanoparticles
D. Plot the graph ([H2O] vs size) of SiO2 nanoparticles.
E. Explain the tendency ([H2O] vs size) of SiO2 nanoparticles using nucleation & growth theory and sol-gel mechanism.

Reference

본문내용

Nanostructured material을 synthesis하는 technique에는 크게 liquid, solid, gas phase synthesis로 나눌 수 있다. 먼저, gas phase에서의 homogenous nucleation을 통해 nanoparticle을 만드는 gas phase synthesis는 보통 gas condensation, vacuum deposition, chemical vapor deposition에 의해 이루어진다. 이 방법으로는 매우 작은 입자를 균일하게 만들 수 있지만, vaporization source, heating device가 필요하며 진공과 고온이 요구된다. 하지만 synthesis를 하는 속도가 매우 느리다. 또한 temperature range가 다르고 alloy에서 evaporation rate가 균일하지 않는 등의 한계점도 존재한다. Source와 전구체 간의 incompatibility 때문에 문제가 발생하기도 한다. 심지어 vacuum deposition의 경우, 많은 compound를 deposition하기 힘들다.
Solid phase synthesis는 mechanical milling과 grinding 등의 process를 거쳐 nanoparticle을 만드는 방법이다. High energy shaker와 tumbler mills 등을 사용하기 때문에 milling material과 시간에 따라 결과물의 property가 달라진다. 즉 resultant material의 크기와 모양을 목적에 따라 적합한 과정으로 만들 수 있다. Cryogenic liquid를 이용하면 fracture와 관련한 brittleness를 증가시킬 수도 있다. 하지만 non-oxide material의 경우에는 산화를 방지하기 위해 inert atmosphere가 요구되며, powder에 부분적으로 amorphous한 state가 존재한다.

참고자료

· Inorganic synthesis & polymer design experiments, AMSE301 manual Fall 2018, ㅇㅇㅇ 교수님, 2-13
· HyperPhysics, Georgia State University
· Journal of colloid and interface science 2005, 125-131
· Eurasian Chemico-Technological Journal 2017, 19, 295-302
· Wikipedia : Sol-gel process