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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 류승훈, A.M. Shanmugharaj
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (2)
2015
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고분자와 고분자 복합재료를 사용하면서 구조 내에서 형성되는 microcrack(미세 균열)은 심각한 문제이다. Self-healable polymer(자가치유가 가능한 고분자)는 생물학적 시스템에서의 자가치유 메커니즘을 모방하여, 스스로 손상을 검출하고 수동적인 개입이 필요 없이 자가치유가 가능한 스마트 재료이다.
본 연구에서는 폴리우레탄을 기반으로 하고 (4-aminophenyl)disulfide를 동적 가교제로 사용하여 자가치유가 가능한 고분자 나노복합체(self-healable polyurethane nanocomposites)를 합성하였다. 또한 기계적 물성을 향상시키기 위한 필러로 산화그래핀(Graphene oxide), 환원된 산화그래핀(Reduced Graphene Oxide), 헥사메틸렌디아민으로 치환된 산화그래핀(hexamethylenediamine grafted with graphene oxide), 바나듐 다이설파이드(Vanadium disulfide)를 합성하여 사용하였다. 합성된 폴리우레탄 나노복합체의 구조 및 형태학적 특성 분석은 FT-IR, TGA, XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 진행하였다. 자가치유 효율(Self-healing efficiency)은 만능 재료 시험기(UTM) 및 X 선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 분석하였다. UTM 분석에서 합성된 폴리우레탄은 자가치유 시간과 가교제의 함량이 증가함에 따라 자가치유 효율도 증가하는 경향을 보였다. 그러나 가교제의 함량이 일정한 양보다 많아지면 오히려 효율이 감소하는 경향을 보였다. 효율이 감소하는 원인을 찾기 위해 진행한 XPS 분석에서는 높은 함량의 가교제로 인해 손상된 부분의 황 라디칼이 밀집되고, 인접한 황 라디칼이 서로 결합하여 반대쪽의 라디칼과 결합하지 못해 효율이 저하되는 것이 확인되었다. 이 연구는 리튬 이온 배터리의 바인더, 코팅 그리고 항공 우주 어플리케이션 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.
본 연구에서는 폴리우레탄을 기반으로 하고 (4-aminophenyl)disulfide를 동적 가교제로 사용하여 자가치유가 가능한 고분자 나노복합체(self-healable polyurethane nanocomposites)를 합성하였다. 또한 기계적 물성을 향상시키기 위한 필러로 산화그래핀(Graphene oxide), 환원된 산화그래핀(Reduced Graphene Oxide), 헥사메틸렌디아민으로 치환된 산화그래핀(hexamethylenediamine grafted with graphene oxide), 바나듐 다이설파이드(Vanadium disulfide)를 합성하여 사용하였다. 합성된 폴리우레탄 나노복합체의 구조 및 형태학적 특성 분석은 FT-IR, TGA, XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 진행하였다. 자가치유 효율(Self-healing efficiency)은 만능 재료 시험기(UTM) 및 X 선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 분석하였다. UTM 분석에서 합성된 폴리우레탄은 자가치유 시간과 가교제의 함량이 증가함에 따라 자가치유 효율도 증가하는 경향을 보였다. 그러나 가교제의 함량이 일정한 양보다 많아지면 오히려 효율이 감소하는 경향을 보였다. 효율이 감소하는 원인을 찾기 위해 진행한 XPS 분석에서는 높은 함량의 가교제로 인해 손상된 부분의 황 라디칼이 밀집되고, 인접한 황 라디칼이 서로 결합하여 반대쪽의 라디칼과 결합하지 못해 효율이 저하되는 것이 확인되었다. 이 연구는 리튬 이온 배터리의 바인더, 코팅 그리고 항공 우주 어플리케이션 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.
목차
Ⅰ. 서론 1Ⅱ. 이론적 배경 3Ⅱ-1 자가치유 고분자(Self-healable polymer) 3Ⅱ-2 Self-healable based on Intrinsic mechanism 5Ⅱ-2-1 Reversible bonding 7Ⅱ-2-2 Aromatic disulfide metathesis 8Ⅱ-3 Thermoplastic polyurethane 11Ⅱ-4 그래핀(Graphene) 13Ⅱ-4-1 Graphene oxide(GO) 15Ⅱ-4-2 Reduced graphene oxide(RGO) 16Ⅱ-4-3 GO grafted with hexamethylenediamine(HMDA-GO) 18Ⅱ-5 칼코지나이드(Chalcogenide) 20Ⅲ. 실험 21Ⅲ-1. Materials 21Ⅲ-2. 실험 방법 22Ⅲ-2-1 Self-healable PU(polyurethane) 합성 22Ⅲ-2-2 PU/Carbon filler 합성 24Ⅲ-2-2-1 Graphene Oxide 합성 25Ⅲ-2-2-2 Reduced Graphene Oxide 합성 26Ⅲ-2-2-3 HMDA(Hexamethylenediamine)-GO 합성 27Ⅲ-2-3 PU/VS2 합성 28Ⅲ-2-3-1 VS2(Vanadium disulfide) 합성 29Ⅲ-2-4 시편 제작 30Ⅲ-3. 분석 31Ⅳ. 결과 및 고찰 32Ⅳ-1. Self-healable polyurethane의 분석 32Ⅳ-1-1. FE-SEM 분석 32Ⅳ-1-2. FE-TEM 분석 36Ⅳ-1-3. FT-IR 분석 38Ⅳ-1-4. DSC 분석 40Ⅳ-1-5. TGA 분석 42Ⅳ-2. Self-healable polymer의 healing efficiency분석 44Ⅳ-2-1. Mechanical property 분석 44Ⅳ-2-2. X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) 분석 51Ⅴ. 결론 55Ⅵ. 참고문헌 57Ⅶ. Abstract 60
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