KR20150063770A - 루미네선스성 나노필러로 강화된 투명 복합필름 및 그의 제조방법 - Google Patents

루미네선스성 나노필러로 강화된 투명 복합필름 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소성된 층상 희토류 히드록사이드(calcined layered rare-earth hydroxide: c-LRH)가 친수성 고분자 중에 분산된 복합필름 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무기/고분자 복합필름은 투명하고 가요성이며 색상 조절이 가능한 광루미네선스를 나타낼 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수하다.

Description

루미네선스성 나노필러로 강화된 투명 복합필름 및 그의 제조방법 {Transparent Composite Films Reinforced with Luminescent Nanofillers and Process for Preparing the Same}
본 발명은 루미네선스성 나노필러로 강화된 투명 복합필름 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명하고 가요성이며 색상 조절이 가능한 광루미네선스를 나타낼 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수한 무기/고분자 복합필름 및 그를 간단하고 용이하게 제조하는 방법에 관한 것이다.
고분자 나노복합체 중에 소량의 필러는 순수한 고분자 또는 종래의 복합체에 비해 투과성과 기계적, 열적, 화학적, 전기적 및 광학적 성질이 현저히 개선된다. 기계적 강도의 최대 증가는 나노필러를 매트릭스에 균일하게 분산시킴으로써 필러와 매트릭스 사이의 계면에서 강한 상호작용을 통해 외부 하중이 효율적으로 전달될 수 있을 때 달성된다.
층상 미소결정(crystallite)/고분자 나노복합체가 중요한 무기/고분자 하이브리드 물질 중 하나로 알려져 왔다. 육방정계 질화붕소(hexagonal boron nitride: h-BN), 클레이 미네랄, 그래핀 및 층상 이중 히드록사이드(layered double hydroxide: LDH)와 같은 층상 필러 물질이 사용되는 경우, 큰 종횡비가 나노입자와 고분자 사이의 접착을 개선하여 고분자 매트릭스를 효과적으로 강화하는 것으로 보고되었다.
그러나, 무기 물질과 유기 고분자의 본질적인 비친화성은 종종 상 분리와 무기 미소결정의 응집을 유발하여, 가요성이고 얇으며 셀프스탠딩(self-standing)하는 필름의 제조를 어렵게 한다. 또한 일반적으로 복합 재료에서는 성분들의 굴절률 차이로 인해 광 산란이 증가하여 투명도가 손상된다. 따라서 광학적으로 투명하고, 화학적으로 안정하며, 기계적 강도가 우수한 가요성 무기/고분자 복합필름의 개발이 절실히 요구되어 왔다.
한편, 최근에는 LDH 시스템이 인위적으로 제조가능하고, 잘 조절할 수 있으며, 쉽게 기능화할 수 있는 성질로 인해 많은 관심을 받아 왔다. 특히 일반식 RE2(OH)5nH2O (RE = 희토류, X = 음이온)의 층상 희토류 히드록사이드(layered rare-earth hydroxide: LRH)가 종래의 LDH와 유사한 구조적인 장점을 나타내면서, LDH에는 없는 다양한 색상의 루미네선스를 생성할 수 있기 때문에 관심을 끌어 왔다. 그러나, 아직까지는 석영 유리만이 투명한 LRH 필름의 기판으로서 사용되어 왔다[참고: 대한민국 공개특허 제2011-0113898호].
대한민국 공개특허 제2011-0113898호
본 발명자들은 루미네선스성의 가요성 투명 LRH 필름을 개발하기 위해 예의 연구 검토한 결과, 루미네선스성 나노필러로 소성된 층상 희토류 히드록사이드를 친수성 고분자에 분산시킬 경우 광학 투명도의 손실 없이 매우 개선된 기계적 강도를 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 루미네선스성의 투명하고 강화된 가요성 복합필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 복합필름을 간단하고 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 소성된 층상 희토류 히드록사이드(calcined layered rare-earth hydroxide: c-LRH)가 친수성 고분자 중에 분산된 복합필름에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 소성된 층상 희토류 히드록사이드는 하기 화학식 1의 층상 희토류 히드록사이드를 소성하여 제조할 수 있다.
[화학식 1]
RE2-xMx(OH)5Y·mH2O
상기 식에서,
RE는 희토류, 바람직하게는 Y, La, Ce 또는 Gd, 가장 바람직하게는 Gd이고,
M은 광학 활성화제, 바람직하게는 Eu, Tb, Pr, Nd, Pm, Sm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 또는 Lu이며,
x는 0.01 내지 0.4, 바람직하게는 0.02 내지 0.2이고,
Y는 F-, Cl-, Br-, NO3 - 또는 SO4 2-, 바람직하게는 Cl- 이며,
m은 0.5 내지 4, 바람직하게는 1 내지 2이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 소성은 층상 희토류 히드록사이드를 아르곤과 수소의 혼합 기체의 흐름 하에 500 내지 700℃에서 가열하여 수행할 수 있다.
상기 화학식 1의 층상 희토류 히드록사이드는 광루미네선스를 나타내지 않으나, 소성된 층상 희토류 히드록사이드는 광학 활성화제의 종류에 따라 적색, 녹색 및 청색 방출을 나타낸다. 이는 소성에 의한 탈수(dehydration) 및 탈히드록실화(dehydroxylation)로 인해 방출 강도가 증가되었기 때문인 것으로 판단된다.
상기 소성된 층상 희토류 히드록사이드는 잔여 히드록실기를 가지고 층상 나노시트 구조를 유지하여 친수성 고분자에 효과적으로 분산될 수 있다. 따라서 소성된 층상 희토류 히드록사이드는 효과적인 광루미네선스를 유도하는 적합한 호스트로서 작용할 뿐만 아니라, 친수성 고분자 매트릭스에서 광범위한 응축 및/또는 응집 없이 효과적으로 분산될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 친수성 고분자는 소성된 층상 희토류 히드록사이드와 친화성이 우수한 고분자라면 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 소성된 층상 희토류 히드록사이드의 잔여 히드록실기와 수소결합을 형성할 수 있는 히드록실기를 가지는 친수성 고분자, 예를 들어 폴리비닐알코올(PVA), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐피롤리돈(PVP) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 친수성 고분자에 대한 소성된 층상 희토류 히드록사이드의 함량은 0.5 내지 4.0 중량%, 바람직하게는 2.0 내지 4.0 중량%이다. 소성된 층상 희토류 히드록사이드의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는, 복합필름의 광루미네선스 강도가 작아지고, 4.0 중량%를 초과하는 경우에는 투명성과 기계적 강도가 저하된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복합필름은 소성된 층상 희토류 히드록사이드가 나노필러로 작용하여 친수성 고분자 필름의 기계적 강도를 강화시키며, 비교적 큰 나노필러 농도에도 불구하고 매우 투명하다.
아울러, 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합필름은 다른 종류의 광학 활성화제를 포함하는 층상 희토류 히드록사이드를 적절한 비율로 혼합하여 방출 색상을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복합필름은 용액 캐스팅법, 스프레이법, 스핀코팅(spin-coating)법, 딥코팅(dip-coating)법 등에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 복합필름의 제조방법은
(i) 친수성 고분자 수용액과 소성된 층상 희토류 히드록사이드를 함유한 수성 콜로이드 용액을 혼합하는 단계;
(ii) 상기 수성 혼합물을 기판에 캐스팅하고 건조시킨 다음, 기판으로부터 필름을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 기판의 재료로는 유리, 석영, 고분자 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 방법에 의해 기판 상에 형성된 복합필름은 기판으로부터 용이하게 제거된다.
상기 친수성 고분자와 소성된 층상 희토류 히드록사이드에 대한 자세한 설명은 상술한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위해 기재를 생략한다.
본 발명에 따른 복합필름은 순수 매트릭스에 필적하는 가시광선 투과도를 나타내고, 말고 접을 수 있으며, 색상 조절이 가능한 광루미네선스를 나타낼 뿐만 아니라 기계적 강도가 우수하다. 따라서 본 발명에 따른 복합필름은 가요성 디스플레이, 강화된 투명 고분자 필름, 포장 및 에너지 변환 물질 등으로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명의 제조방법에 따르면 상기 복합필름을 간단하고 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 (a) Gd1.80Eu0.20(OH)5Cl·1.5H2O (LGdH:Eu) 및 (b) Gd1.80Tb0.20(OH)5Cl·1.5H2O (LGdH:Tb)을 600 ℃에서 소성하기 전 및 후의 여기 및 방출 스펙트럼이다(삽입도는 상응하는 소성 분말(c-LGdH:Eu 및 c-LGdH:Tb)의 254 nm UV 조사 시 사진임).
도 2는 (a) 순수 PVA 및 PVA에 (b) 0.5, (c) 1.0, (d) 2.0, 및 (e) 4.0 중량%의 c-LGdH:Eu 나노시트를 분산시켜 제조되는 c-LGdH:Eu/PVA 복합필름의 응력-변형 곡선이다.
도 3은 (a) c-LGdH:Eu/PVA 및 (b) c-LGdH:Tb/PVA 복합필름 (~30 ㎛ 두께)의 투과 스펙트럼이다.
도 4는 (a) 순수 PVA 필름 및 (b) 0.5, (c) 1.0, (d) 2.0, 및 (e) 4.0 중량%의 c-LGdH:Eu 나노필러를 함유한 c-LGdH:Eu/PVA 복합필름 및 (f) 0.5, (g) 1.0, (h) 2.0, 및 (i) 4.0 중량%의 c-LGdH:Tb 나노필러를 함유한 c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 일광 사진(grid = 1 cm ×1 cm)이다.
도 5는 0.5, 1.0, 2.0 및 4.0 중량%의 c-LGdH:RE 나노시트를 포함하는 (a) c-LGdH:Tb/PVA 및 (b) c-LGdH:Eu/PVA 복합필름과 (c) c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 광루미네선스 스펙트럼이다.
도 6은 c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 254 nm UV 조사 시 사진이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
제조예 1: c-LGdH:Re (Re = Eu 또는 Tb)의 제조
Gd2.00- x Re x (OH)5Cl·nH2O (Re = Eu 또는 Tb) 수성 현탁액을 참고문헌[B.-I. Lee, K. S. Lee, J. H. Lee, I. S. Lee, S.-H. Byeon, Dalton Trans. 2009, 2490]에 기재된 방법에 따라 상온에서 제조하였다. 광학 활성화제의 농도는 LGdH:Eu 및 LGdH:Tb에 대해서 10 % (x = 0.20)로 고정하였다.
구체적으로, 화학양론적 양의 GdCl3·6H2O와 EuCl3·6H2O 또는 TbCl3·6H2O를 물에 용해시켜 수용액 (5.0 mM, 100 mL)을 수득하였다. 균일하게 교반하여 투명한 용액이 형성되면, KOH 수용액 (10.0 mM, 100 mL)를 적가하였다. 생성된 혼합물을 상온에서 1 시간 동안 교반한 다음, 생성물을 원심분리하고 물로 수회 세척하였다.
회수된 슬러리를 물에 분산시키고 (~20 gL-1) 50 ℃에서 > 50 % 습도 하에 건조시켰다. 그런 다음, 건조된 분말을 600 ℃에서 1 시간 동안 4 % H2 + 96 % Ar 혼합 가스 흐름 하에 가열하여 소성된 층상 나노필러 (c-LGdH:RE)를 제조하였다.
고체 생성물을 초음파처리에 의해 물에 분산시키고, 1 시간 후에 침전물을 수용액으로부터 분리하였다. 그런 다음, 상등액을 원심분리하여 c-LGdH:RE 슬러리를 수득하였다. 침전물로 마지막 공정을 반복하여 c-LGdH:RE 나노시트 슬러리의 회수를 최대화하였다.
X-선 회절 패턴과 SEM 및 AFM 이미지를 측정하기 위해, 슬러리를 40 ℃에서 하루 동안 건조하였다. 수득한 생성물의 도펀트 (Eu 및 Tb) 함량 및 화학 조성을 ICP 및 TG 분석을 사용하여 확인하였다.
수득한 (a) Gd1.80Eu0.20(OH)5Cl·1.5H2O (LGdH:Eu) 및 (b) Gd1.80Tb0.20(OH)5Cl·1.5H2O (LGdH:Tb)을 600 ℃에서 소성하기 전 및 후의 여기 및 방출 스펙트럼을 도 1에 나타내었다.
도 1에서 보듯이, LGdH:RE는 구별할 수 있는 광루미네선스를 나타내지 않았지만, 600 ℃에서 소성한 후에 c-LGdH:Eu 및 c-LGdH:Tb는 각각 밝은 적색 및 녹색 방출을 나타내었다.
그러나, 소성 후 XRD 패턴은 소성 전과 유사하게 유지되었다. 또한 SEM 및 AFM 이미지를 보면, 소성에도 불구하고 나노시트의 유의적인 응집이 관찰되지 않았다.
실시예 1: c-LGdH:RE/PVA 복합필름의 제조
순수 PVA 및 복합 c-LGdH:RE/PVA (RE = Eu 및/또는 Tb) 필름을 용액 캐스팅법에 의해 제조하였다.
PVA (Mw = 85,000-124,000, 99+% 가수분해, 2.0 wt%)를 물에 70-80 ℃에서 교반하여 용해시켰다. 제조예 1에서 수득한 c-LGdH:RE 슬러리를 물에서 초음파처리하여 c-LGdH:Eu 및/또는 c-LGdH:Tb 나노시트 (1.0 gL-1)를 함유한 수성 콜로이드 용액을 제조하였다. 적당량의 c-LGdH:RE 콜로이드 용액 (c-LGdH:RE/PVA 비 = 0.5, 1.0, 2.0, 4.0 wt%)를 취하여 물로 15.0 mL로 희석시켰다. 그런 다음, PVA 용액 (2.0 wt%, 15.0 mL)을 상기 콜로이드 용액에 가하였다. 생성된 수성 혼합물을 30 분 동안 교반하고 마지막으로 초음파처리하여 공기 버블을 제거하였다. 용액의 온도는 상기 단계 동안 상온 근처로 유지하였다. 상기 혼합물을 페트리접시 (Petri dish; 직경 8 cm)에 붓고, 물이 50 ℃에서 증발하도록 하여 복합필름을 제조하였다. 건조 후에, 필름은 플레이트로부터 용이하게 제거되었다.
실험예 1: 기계적 강도 측정
실시예 1에서 수득한 (a) 순수 PVA 및 PVA에 (b) 0.5, (c) 1.0, (d) 2.0, 및 (e) 4.0 중량%의 c-LGdH:Eu 나노시트를 분산시켜 제조되는 c-LGdH:Eu/PVA 복합필름의 응력-변형 곡선 및 이로부터 얻어지는 기계적 성질을 각각 도 2 및 하기 표 1에 나타내었다.
PVA 0.5 % 1.0 % 2.0 % 4.0 %
영률 (GPa) 0.53±0.07 1.42±0.08 2.39±0.26 2.20±0.12 1.63±0.14
항복 강도 (MPa) 9.14±1.85 14.81±1.08 16.24±2.13 27.54±1.92 17.61±2.42
인장 강도 (MPa) 42.58±2.13 49.52±2.06 51.28±1.17 56.06±1.42 53.03±0.82
도 2 및 표 1에서 보듯이, 순수 PVA 필름은 유연성을 가지는 플라스틱 변형에 전형적인 행동을 나타내었다. 첨가된 c-LGdH:Eu 나노시트의 농도가 2.0 중량%로 증가함에 따라, 복합필름의 탄성률은 ~0.5에서 ~2.2 Gpa로 증가하였다. 항복 강도와 인장 강도는 각각 ~9 및 ~43 MPa에서 ~28 및 ~56 MPa까지 증가하였다. 이는 외부 하중이 약한 고분자 성분으로부터 무기 나노시트로 효과적으로 전달됨을 의미한다. 기계적 강도의 최대 증가는 첨가된 c-LGdH:Eu 나노필러의 함량이 약 2.0 중량%일 때 달성되었다.
복합필름의 증가된 기계적 성질은 히드록사이드 나노시트와 그를 둘러싼 PVA의 OH기 사이의 강한 상호작용으로 인한 것이다. c-LGdH:RE 나노시트의 표면 및 PVA 분자에 있는 잔여 히드록실기가 유/무기 계면에서 수소결합 네트워크의 형성을 촉진하는 것으로 판단된다.
실험예 2: 투과도 분석
실시예 1에서 수득한 (a) c-LGdH:Eu/PVA 및 (b) c-LGdH:Tb/PVA 복합필름 (~30 ㎛ 두께)의 투과 스펙트럼을 PVA 중 c-LGdH:RE 농도의 함수로 도 3에 나타내었다. 아울러, (a) 순수 PVA 필름 및 (b) 0.5, (c) 1.0, (d) 2.0, 및 (e) 4.0 중량%의 c-LGdH:Eu 나노필러를 함유한 c-LGdH:Eu/PVA 복합필름 및 (f) 0.5, (g) 1.0, (h) 2.0, 및 (i) 4.0 중량%의 c-LGdH:Tb 나노필러를 함유한 c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 일광 사진(grid = 1 cm ×1 cm)을 도 4에 나타내었다.
도 3 및 4에서 보듯이, 나노복합필름의 투과도는, 4.0 중량%의 c-LGdH:RE의 경우에도, 순수 PVA 필름에 필적하였다. 순수 PVA 필름과 c-LGdH:RE/PVA 복합필름의 일광 사진에서도 본질적으로 차이가 관찰되지 않았다.
이는 적어도 매우 균일하고 투명한 나노복합필름의 형성을 제안한다. 또한 투명 분산은 c-LGdH:RE와 PVA 매트릭스 사이에 수소결합의 존재를 지지한다. 상기 수소결합은 더 큰 클러스터의 침전을 유도하는 c-LGdH:Eu 나노시트들 사이의 호모상호작용을 억제한다.
실험예 3: 광루미네선스성 분석
실시예 1에서 수득한 순수 PVA 필름 및 0.5, 1.0, 2.0 및 4.0 중량%의 c-LGdH:RE 나노시트를 포함하는 (a) c-LGdH:Tb/PVA 및 (b) c-LGdH:Eu/PVA 복합필름 (~30 ㎛ 두께)의 광루미네선스 스펙트럼 (λex = 254 nm)을 도 5에 나타내었다.
도 5에서 보듯이, 순수 PVA 필름은 가시광선 영역에서 뚜렷한 광루미네선스를 나타내지 않은 반면, c-LGdH:RE/PVA 복합필름의 방출 강도는 543 및 615 nm에서 c-LGdH:RE 나노필러의 농도를 0.5에서 4.0 중량%로 증가시킴에 따라 증가하였다. 이로부터 c-LGdH:RE 나노필러의 광루미네선스 효과를 확인할 수 있었다.
복합필름의 색상 조절가능성을 평가하기 위하여, c-LGdH:Eu 및 c-LGdH:Tb 나노필러 모두를 필름에 다른 비율로 분산시켰다. 단, c-LGdH:RE 나노필러의 전체 농도는 4.0 중량%로 고정되었다.
c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 광루미네선스 스펙트럼 (λex = 254 nm)을 PVA 중 c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb 농도 비의 함수로 도 5(c)에 나타내었다.
도 5(c)에서 보듯이, 543 및 615 nm에서 광방출 강도의 변이는 c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb 비와 일치하였다.
또한, c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb/PVA 복합필름의 254 nm UV 조사 시 사진을 PVA 중 c-LGdH:Eu/c-LGdH:Tb 농도 비의 함수로 도 6에 나타내었다.
도 6에서 보듯이, 말고 접은 형태(rolled and folded shap)의 복합필름의 사진은 두 루미네선스성 나노필러의 다른 혼합 비에 의해 현저히 다른 색상을 나타내었다. 아울러, 상기 사진은 복합필름의 말고 접을 수 있는 성질을 보여준다.

Claims (12)

  1. 소성된 층상 희토류 히드록사이드(calcined layered rare-earth hydroxide: c-LRH)가 친수성 고분자 중에 분산된 복합필름.
  2. 제1항에 있어서, 소성된 층상 희토류 히드록사이드가 하기 화학식 1의 층상 희토류 히드록사이드를 소성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 복합필름:
    [화학식 1]
    RE2-xMx(OH)5Y·mH2O
    상기 식에서,
    RE는 희토류이고,
    M은 광학 활성화제이며,
    x는 0.01 내지 0.4이고,
    Y는 F-, Cl-, Br-, NO3 - 또는 SO4 2-이며,
    m은 0.5 내지 4이다.
  3. 제2항에 있어서,
    RE는 Y, La, Ce 또는 Gd이고,
    M은 Eu, Tb, Pr, Nd, Pm, Sm, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 또는 Lu이며,
    x는 0.02 내지 0.2이고,
    Y는 Cl- 이며,
    m은 1 내지 2인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  4. 제3항에 있어서,
    RE가 Gd인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  5. 제2항에 있어서, 소성이 층상 희토류 히드록사이드를 아르곤과 수소의 혼합 기체의 흐름 하에 500 내지 700℃에서 가열하여 수행되는 것을 특징으로 하는 복합필름.
  6. 제1항에 있어서, 친수성 고분자가 히드록실기를 가지는 친수성 고분자인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  7. 제6항에 있어서, 친수성 고분자가 폴리비닐알코올(PVA)인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  8. 제1항에 있어서, 친수성 고분자에 대한 소성된 층상 희토류 히드록사이드의 함량이 0.5 내지 4.0 중량%인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  9. 제1항에 있어서, 친수성 고분자에 대한 소성된 층상 희토류 히드록사이드의 함량이 2.0 내지 4.0 중량%인 것을 특징으로 하는 복합필름.
  10. 제1항에 있어서, 다른 종류의 광학 활성화제를 포함하는 소성된 층상 희토류 히드록사이드를 혼합 사용하여 방출 색상을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합필름.
  11. 소성된 층상 희토류 히드록사이드(calcined layered rare-earth hydroxide: c-LRH)가 친수성 고분자 중에 분산된 복합필름의 제조방법으로서,
    (i) 친수성 고분자 수용액과 소성된 층상 희토류 히드록사이드를 함유한 수성 콜로이드 용액을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 상기 수성 혼합물을 기판에 캐스팅하고 건조시킨 다음, 기판으로부터 필름을 제거하는 단계를 포함하는 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 기판이 유리, 석영 또는 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106916583A (zh) * 2017-03-24 2017-07-04 北京师范大学 一种具有壳核结构的纳米粒子、其制备方法及其应用
KR102118353B1 (ko) * 2019-02-20 2020-06-03 경희대학교 산학협력단 층상 희토류 수산화물 기반의 유-무기 복합체 및 이의 용도
CN112110728A (zh) * 2020-08-25 2020-12-22 东北大学 一种钇铝石榴石陶瓷荧光薄膜的制备方法
US11613641B1 (en) * 2022-05-05 2023-03-28 King Faisal University Thermochromic polymeric nanocomposites and methods of making same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8388987B2 (en) 2004-12-22 2013-03-05 Tayca Corporation Layered double hydroxides that delaminate in water, their manufacturing process and use
JP5370740B2 (ja) 2009-03-30 2013-12-18 独立行政法人物質・材料研究機構 層状希土類水酸化物、その薄膜、および、それらの製造方法
KR101204750B1 (ko) * 2010-04-12 2012-11-27 경희대학교 산학협력단 다색 광루미네선스성 박막 구조체 및 그의 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106916583A (zh) * 2017-03-24 2017-07-04 北京师范大学 一种具有壳核结构的纳米粒子、其制备方法及其应用
CN106916583B (zh) * 2017-03-24 2019-03-29 北京师范大学 一种具有壳核结构的纳米粒子、其制备方法及其应用
KR102118353B1 (ko) * 2019-02-20 2020-06-03 경희대학교 산학협력단 층상 희토류 수산화물 기반의 유-무기 복합체 및 이의 용도
CN112110728A (zh) * 2020-08-25 2020-12-22 东北大学 一种钇铝石榴石陶瓷荧光薄膜的制备方法
CN112110728B (zh) * 2020-08-25 2021-06-08 东北大学 一种钇铝石榴石陶瓷荧光薄膜的制备方法
US11613641B1 (en) * 2022-05-05 2023-03-28 King Faisal University Thermochromic polymeric nanocomposites and methods of making same

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