III-V Semiconductor Quantum Dot-Engineered TPU Nanocomposites: Synergistic Enhancement of Supercapacitor Performance
Abstract
본 연구는 3D 프린팅된 열가소성 폴리우레탄(TPU) 기판에 III-V족 반도체 기반 인듐 포스파이드 양자점(indium phosphide quantum dots, InP QDs)과 전도성 첨가제인 그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO) 또는 폴리피롤(polypyrrole, PPy)을 복합화하여 슈퍼커패시터(SC) 전극으로서의 전기화학적 성능을 향상시키고자 하였다. 복합체의 기계적 및 전기화학적 특성을 비교한 결과, GO의 풍부한 표면 작용기가 제공하는 계면 결합력 및 전하 이동성 증진 효과로 인해 TPU-GO-QD 복합체가 가장 우수한 특성을 나타냈다. 해당 복합체는 300% 이상의 인장률과 함께 상대적으로 높은 인장강도 및 영률을 보였으며, 정전용량 측정 결과 54.09 mF/cm2로 가장 높은 값을 나타내었다. 또한 우수한 사이클 안정성도 확인되었다. 한편, TPU-QD 복합체에서는 InP QD의 함량 증가에 따라 정전용량이 향상되는 경향을 보였으며, 특히 25 wt% 첨가 시 정전용량이 147.04 mF/cm²까지 증가하고 사이클릭 안정성(충-방전 6000회 이후 잔존 정전용량률: 91%)도 우수하였다. 이러한 결과는 전도성 첨가제와 InP QD의 최적 조합이 슈퍼커패시터 전극의 성능을 결정짓는 핵심 인자임을 시사한다.
Fields of Study & Subjects
Supercapacitor Materials and Fabrication
Dielectric materials and actuators
Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials
Publication details
- Journal / source
- Polymer(Korea)
- Volume
- 50
- Issue
- 1
- Pages
- 167–176
- Publication date
- 31 January 2026
- Language
- EN