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리더-구성원 교환관계의 매개효과를 중심으로
학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 행정대학원 행정학과(정책학전공), 2023. 2. 최태현.본 연구는 공무원의 목표지향성이 직무열의에 미치는 영향을 검증하고, 목표지향성과 직무열의 간의 관계에 있어 리더-구성원 교환관계(LMX; Leader-Member Exchange)의 매개효과를 분석하는 연구목적을 가진다. 이에 한국행정연구원의 2021년도 「공직생활실태조사」 데이터를 기반으로 목표지향성(학습목표지향성, 성과목표지향성)을 독립변수로, 리더-구성원 교환관계를 매개변수로, 직무열의를 종속변수로 하여 구조방정식 모형 분석을 실시하였다.
분석 결과는 다음과 같다. 공무원의 학습목표지향성과 성과목표지향성은 직무열의에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 리더-구성원 교환관계는 학습목표지향성 및 성과목표지향성과 직무열의의 관계를 매개하며, 리더-구성원 교환관계가 미치는 간접효과는 정(+)의 방향으로 나타났다.
주요 시사점으로는 첫째, 개인의 목표지향성이 높을수록 직무열의가 높게 나타난다는 점을 검증하였다. 이를 통해 조직행동론 분야에서 주로 연구되던 목표지향성의 개념을 행정학에 적용하였다는 학문적 의의가 있다. 본 연구의 분석 결과에 따르면 인사정책 관리자는 공무원의 직무열의를 강화하기 위해서 개인의 목표지향성을 고려한 인적자원개발을 수행할 필요가 있다.
둘째, 목표지향성과 리더-구성원 교환관계의 관계에 대한 분석을 통해 공공조직의 특성을 고려한 인사정책이 필요함을 제안한다. 공공조직의 경우 성과의 비가시성으로 인해 리더의 정성적 평가가 개인의 공직생활에 미치는 영향력이 크다. 따라서 공무원 개인의 목표지향성이 수용되기 위해서는 상사와 신뢰를 구축할 수 있는 협력적 조직문화가 함께 고려되어야 한다.
셋째, 공무원 개인의 목표지향성과 리더와의 상호작용은 직무열의를 증가시킨다. 조직 내 권한을 가진 상사가 구성원의 학습과 성과를 독려하는 것은 직무열의에 긍정적인 영향을 미친다. 인사정책 관리자는 직무소진과 대비되는 긍정적인 지표로서 직무열의를 제고하기 위해 다양한 의사결정 참여 제도를 운영할 수 있을 것이다.
다만, 본 연구의 시사점은 다음과 같은 한계를 통해 이해될 필요가 있다. 첫째, 본 연구는 2차 자료를 통해 수행되어 측정도구 간 개념적 배타성이 명확하지 않은 한계가 있다. 둘째, 횡단적 연구에 기반한 자기보고식 설문조사 자료를 활용하여 결과의 객관성에 한계를 가진다. 셋째, 연구설계에 있어 리더-구성원 교환관계의 매개변수는 조직 수준의 변수로 측정된 것이 아니라 개인의 인식 수준에 근거해 측정되었다. 마지막으로, 연구자료는 표본의 대표성을 확보해 연구 결과를 일반화할 수 있다는 의의가 있으나 세대별 분석과 같이 미시적 해석에는 적합하지 않다.
따라서 후속연구에서는 보다 정교화된 연구설계가 요구된다. 이를 위해 측정도구의 정교화 및 다각적인 자료 수집, 변수의 입체화, 세대별 연구 등을 제안한다. 본 연구가 직무열의에 대한 공직사회의 관심을 환기하고 인사정책의 방향을 제시하길 기대한다.The objective of the study is to test the effect of goal orientation on work engagement and to analyze the mediating effect of leader-member exchange(LMX) on the relationship between goal orientation and work engagement. Based on 「2021 Public Employee Perception Survey」 data of Korea Institute of Public Administration(KIPA), the study set goal orientation(learning goal orientation, performance goal orientation) as independent variables, LMX as a mediating variable, and work engagement as a dependent variable. The study conducted structural equation modeling(SEM).
The results showed that a public employees learning goal orientation and performance goal orientation have significant effects on work engagement. LMX appeared to have a positive indirect effect, mediating the relationship between goal orientation and work engagement.
The suggestions of the study are as follows: First, the study examined that an individual with higher goal orientation has more work engagement. It is an interdisciplinary approach to bring the concept of goal orientation, which has been mainly covered on Organizational Behavior study, into Public Administration field. The study results suggest that personnel management department should conduct human resource development considering individual goal orientation to enhance work engagement.
Second, based on anlaysis between goal orientation and LMX, it is requested to introduce personnel policy reflecting characteristics of public organization. The performances of public organizations are hard to be measured, which results in high dependence on leaders subjective judgement. Therefore, building leader-member trust under cooperative organizational culture is required to accept a public employees goal orientation.
Third, a public employees goal orientation and interaction with a leader affects on work engagement. A leaders behavior encouraging a members learning and performance has a positive influence on work engagement. The HR manager is able to run various employee participation practices to enhance work engagement.
However, the studys implications should be interpreted under these limitations. First, the concepts of measurements are not exclusively clarified. Second, use of self-reported survey has a limit to objectivity of data. Third, the mediating variable of LMX was not measured as an organizational level but as a level of individuals perception. At last, the result is not sufficient to proceed with generational study.
Thus, the study proposes that further study should elaborate research design. It suggests elaborating measurements, collecting data through various methods, setting different levels of variables and conducting the generational study. The study is expected to draw attention to work engagement and give insight into the personnel policies of government sector.제 1 장 서론 1
제 1 절 연구의 필요성 1
제 2 절 연구의 대상과 범위 3
제 2 장 이론 및 선행연구 검토 4
제 1 절 목표지향성 4
제 2 절 직무열의 6
제 3 절 리더-구성원 교환관계(LMX) 9
제 4 절 선행연구 검토 11
1. 목표지향성과 직무열의의 관계 11
2. 목표지향성과 리더-구성원 교환관계의 관계 14
3. 리더-구성원 교환관계와 직무열의의 관계 17
4. 리더-구성원 교환관계의 매개효과 21
5. 이 연구의 차별성 24
제 3 장 연구설계 26
제 1 절 연구모형 및 가설 26
1. 연구모형 26
2. 연구가설 27
제 2 절 변수의 조작적 정의와 측정도구 29
1. 연구의 자료 29
2. 종속변수 31
3. 독립변수 31
4. 매개변수 32
5. 통제변수 33
6. 측정도구 33
제 3 절 자료의 분석 35
1. 탐색적 요인분석 35
2. 확인적 요인분석 37
3. 동일방법편의 검증 39
제 4 절 연구방법 39
제 4 장 연구결과 41
제 1 절 기술통계 41
제 2 절 상관관계 분석 42
제 3 절 인구통계학적 차이 분석 43
제 4 절 구조방정식 모형 분석 46
1. 구조모형 적합도 분석 46
2. 구조모형 분석 결과 46
3. 효과의 분해 48
제 5 장 결론 51
제 1 절 연구결과 정리 및 토론 51
제 2 절 연구의 시사점 및 정책적 함의 52
제 3 절 연구의 한계 및 향후 연구방향 54
참고문헌 56
Abstract 68석
Which patients with intestinal obstruction need surgery? The delta neutrophil index as an early predictive marker
Purpose: Predicting the need for surgical intervention among patients with intestinal obstruction is challenging. The delta neutrophil index (DNI) has been suggested as a useful marker of immature granulocytes, which indicate an infection or sepsis. In this study, we evaluated the impact of the DNI as an early predictor of operation among patients with intestinal obstruction.
Methods: A total of 171 patients who were diagnosed with postoperative intestinal obstruction were enrolled in this study. Medical records, including data for the initial CRP level, WBC count, and DNI were reviewed. Receiver operating characteristic (ROC) curves were generated to clarify the optimal DNI cutoff values for predicting an operation.
Results: Among the 171 patients, 38 (22.2%) needed surgical intervention. The areas under the initial CRP, WBC, and DNI ROC curves were 0.460, 0.449, and 0.543, respectively. The optimal cutoff value for predicting further surgical intervention according to the initial DNI level was 4.3%. The accuracy of the cutoff value was 74.9%, the sensitivity was 23.7%, and the specificity was 89.5% (positive predictive value, 23.7%; negative predictive value, 89.5%). In the multivariate analysis, initial DNI levels ≥ 4.3% were significantly associated with surgical intervention (odd ratio, 3.092; 95% confidence interval, 1.072-8.918; P = 0.037).
Conclusion: The initial DNI level in patients with intestinal obstruction may be a useful predictor for determining the need for surgical intervention.ope
Development of Robotic Mastectomy Using a Single-Port Surgical Robot System
Minimal invasive surgical technique has been increasingly applied to breast surgery. Since the first robot-assisted nipple-sparing mastectomy was introduced, we have been performing nipple-sparing mastectomy using multi-port robotic surgical system. Last year, the new robotic surgical system with single port was introduced. We report the development of a robotic nipple-sparing mastectomy with immediate reconstruction through a single incision using the updated single-port surgical robot system for a patient with ductal carcinoma in situ (DCIS). Breast reconstruction was performed using implants. Postoperative pathological examination revealed DCIS in both breasts. There were no major immediate complications, except for a minor skin burn on the right breast. Overall, the initial operation using the updated platform was safely performed.ope
Comparison between Gasless and Gas-Inflated Robot-Assisted Nipple-Sparing Mastectomy
Purpose: Nipple-sparing mastectomy (NSM) includes various techniques, including conventional or endoscopic mastectomies. Since the introduction of robot-assisted NSM (RANSM) in 2015, 2 main methods have been used: gasless and gas-inflated techniques. The aim of this study was to compare clinicopathologic characteristics, surgical outcomes, and postoperative complications between patients treated with gasless RANSM and those treated with gas-inflated RANSM.
Methods: We conducted a retrospective study of women who underwent gasless or gas-inflated RANSM with immediate breast reconstruction between November 2016 and May 2019. The indications for RANSM were early breast cancer, interstitial mastopathy, or BRCA1/2 mutation carriers. Clinicopathologic characteristics, surgical outcomes, and postoperative complications were analyzed. The severity of complications was graded using the Clavien-Dindo system.
Results: A total of 58 RANSM procedures were performed in 46 women: 15 cases of gasless RANSM and 43 cases of gas-inflated RANSM. The proportion of node-negative disease was higher in the gas-inflated group (97.1%) than in the gasless group (69.2%, p = 0.016). Adjuvant radiotherapy was administered in 30.6% of the cases in the gasless group and only 5% of the cases in the gas-inflated group. Other clinicopathological factors were not significantly different between the groups. Regarding surgical outcomes, the initial incision was 1 cm longer in the gasless group (5.17 ± 0.88 cm) than that in the gas-inflated group (4.20 ± 1.05 cm; p = 0.002). The final incision was also longer in the gasless group (5.17 ± 0.88 cm) than that in the gas-inflated group (4.57 ± 1.07 cm; p = 0.040). Operation time, complication rate, and complication grade were not significantly different between the 2 groups.
Conclusion: In this study, there were no significant differences in surgical outcomes or postoperative complications between gasless and gas-inflated RANSM, except for a longer incision with the gasless technique. Both techniques are reasonable options for RANSM followed by immediate reconstruction.ope
Optimal treatment of pseudoangiomatous stromal hyperplasia of the breast
Background: Pseudoangiomatous stromal hyperplasia (PASH) is a benign mesenchymal proliferative lesion of the breast. Owing to the rarity of PASH, the pathogenesis, clinical manifestation, and optimal treatment of this condition remain unclear. We aimed to clarify the appropriate management of PASH.
Methods: We performed a retrospective analysis of the clinicopathological data of 66 cases with a diagnosis of PASH, confirmed by core needle biopsy (CNB) or surgical excision at Severance Hospital between 2000 and 2016. The primary endpoint was pathologic results after surgical excision of the lesion that confirmed PASH by CNB. The secondary endpoint was progression after the first treatment.
Result: The median age of patients was 41 years (range, 14-61 years). Findings on medical imaging were nonspecific. CNB was performed in 61 cases, with a diagnosis of PASH confirmed in 39 cases (63.9%). No malignant or premalignant cells directly arising from PASH were identified after surgical excision that confirmed PASH via CNB. The progression rate after the first treatment was 16.6%, with lesion size, enlargement of palpable mass size, and a diagnosis other than PASH on CNB being factors associated with progression.
Conclusion: CNB is sufficient to confirm PASH what is necessary for an abnormal imaging or suspicious physical examination finding. Surgical excision is not necessarily indicated to rule out occult malignancy after a diagnosis of PASH. Close monitoring or surgical excision are required to manage large lesions (>3 cm) or progressive growth of a PASH lesion.ope
Clinicopathological Features and Prognosis of Lobular Carcinoma In Situ
Purpose
According to the American Joint Committee on Cancer’s 8th Edition Manual, lobular carcinoma in situ (LCIS) is no longer considered a malignant disease, although it may be a precursor to the development of breast cancer. The present study aimed to evaluate the clinicopathological features and prognosis of LCIS.
Methods
This study retrospectively analyzed clinicopathological features and prognosis data of LCIS among patients who underwent breast surgery at Severance Hospital, Seoul, South Korea from 1991 to 2016.
Results
Of the 47 patients, 49 cases of LCIS were confirmed by postoperative pathology. The mean patient age was 48.15±8.34 years. Most patients (81.6%) did not have palpable tumors at diagnosis, and 51.0% showed no microcalcification on mammography. Breast-conserving surgery was performed more frequently than total mastectomy (77.6% vs. 22.4%). The mean tumor size was 1.63±2.11 cm. There were only 3 cases of pleomorphic LCIS. Hormone receptor-positive tumors were noted in 47 cases, however, the hormone receptor status was unknown in the other 2 cases. There were no LCIS recurrences or deaths during the follow-up period (mean 56 months).
Conclusion
LCIS is often incidentally diagnosed without clinical symptoms, especially in women aged <50 years. The prognosis of LCIS is excellent in cases that are surgically treated.ope
An Updated Nomogram for Predicting Invasiveness in Preoperative Ductal Carcinoma In Situ of the Breast
PURPOSE: To validate and update a nomogram for predicting ductal carcinoma in situ (DCIS) upstaging in preoperative biopsy.
MATERIALS AND METHODS: Medical records of 444 preoperative DCIS patients were evaluated and used to validate a previous version of the Severance nomogram for predicting DCIS upstaging in preoperative biopsy. Patients were divided into two groups according to the final postoperative pathology. Univariate and multivariate analyses with the chi-square test, Student's t-test, and binary logistic regression method identified new significant variables. The updated nomogram was evaluated with the C-index and Hosmer-Lemeshow goodness of fit test.
RESULTS: The area under a receiver operating characteristic curve for comparison with the previous nomogram was 0.48. In postoperative pathology, the pure DCIS and invasive cancer groups comprised 345 and 99 cases, respectively. Approximately 22.3% of patients preoperatively diagnosed with DCIS were upstaged to invasive cancer. Significant variables in the univariate analysis were operation type, human epidermal growth factor receptor 2 overexpression, comedo necrosis, sonographic mass, mammographic mass, preoperative biopsy method, and suspicious microinvasion in preoperative biopsy. In multivariate analysis, operation type, sonographic mass, mammographic mass, and suspicious microinvasion were risk factors for upstaging. The updated model with these variables showed moderate discrimination and was appropriate in the calibration test.
CONCLUSION: The previous nomogram did not effectively discriminate upstaging of preoperative DCIS in an independent cohort. An updated version of the nomogram appears to provide more accurate information for predicting preoperative DCIS upstaging.ope
Quantitative measures of compensatability considering the potential control/observation performance of linear systems
학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학과, 2016.2
,[vii, 126 p. :]가제어성(controllability) 및 가?측성(observability)은 제어기나 관측기의 성능에 큰 영향을 미치는 입출력 결정 문제와 같은 제어시스템 설계에 유용한 정보를 제공하는 시스템의 특성이다. 비록 가제어성과 가관측성이 이런 유용한 정보를 제공하지만, 이러한 지표들은 시스템이 얼마나 제어 혹은 관측이 가능한가에 대한 고려가 되어있지 않은 이분법적인 성질을 지니고 있다. 따라서 이분법적이지 않은 연속적인 특징을 가지는 지표들이 기존의 연구에서 제안되었고, 이들을 각각 가제어도(degree of controllability, DOC)와 가관측도(degree of observability, DOO)라 명명하였다. DOC와 DOO는 많은 문헌들에서 다루어져 왔으나, 최소제어입력에너지와 최대출력에너지로 정의된 지표가 가장 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 지표들은 다음과 같은 문제를 지니고 있다. 첫째로, 이 방법들은 센서와 구동기를 동시에 사용하는 경우에 대해서 고려가 되어있지 않다. 즉, 센서의 출력을 통해 상태를 추정하고 이를 이용하는 제어를 하는 경우, 제어 입력은 센서의 위치, 형태 그리고 출력잡음과 같은 출력의 특징들의 영향을 받게 된다. 둘째로, 기존의 지표들은 안정한 시스템에만 적용이 가능하다는 문제가 있다. 따라서 도립 진자와 같은 불안정한 시스템에는 적용이 불가능하다.
본 논문에서는 새로운 지표인 보상성능(DOCom)지표를 제안한다. DOCom지표는 센서의 출력으로부터 추정된 상태를 임의의 초기 상태에서 임의의 최종상태로 옮기는데 필요한 최소제어입력에너지로 정의된다. 기존의 지표들과 비교했을 때 가장 큰 차이점은 관측기의 동특성을 고려한다는 점으로, 이는 제안된 지표가 제어성능과 관측성능을 동시에 고려한다는 의미이다. 제안된 지표는 가제어성 그래미언, 외란민감도 그래미언, 그리고 Kalman 필터의 성능 행렬로 표현되는 폐쇄형 해를 가진다. 최소제어입력에너지라는 물리적 의미를 가지는 DOCom지표는 구동기뿐만 아니라 센서에도 영향을 받으므로, 입출력의 결정문제는 독립적인 문제가 아니라는 것을 나타낸다.
본 논문에서는 불안정한 시스템에 대한 제안된 지표의 정상상태 해를 유도하였다. 따라서 제안된 지표는 몇몇의 대수방정식을 통해서 구해질 수 있고, 특히 불안정한 시스템의 경우에는 센서 배치와 출력잡음이 DOCom지표에 독립적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 본 논문에서는 이 독립적인 지표를 출력잡음민감도(DONS)지표라 명명하였고, 이는 가제어성 및 가관측성 그래미언(Gramian)으로 표현된다. 제안된 DOCom지표의 유용성을 검증하기 위해 3개의 수치예제를 검토하였다. LQG 모의실험을 통해 제안된 DOCom의 값이 작을수록 더 작은 입력에너지로 시스템을 제어할 수 있다는 것을 확인하였다. 제안된 지표를 서로 다른 시스템간의 성능 비교, 입출력 결정문제, 그리고 결함상황에서의 중첩도 결정 등 다양한 예제들에 대해서도 적용하여 유용성을 검증하였다.한국과학기술원 :기계공학과
액정상 전이를 기반으로 한 탄소 나노튜브의 길이 측정법
Doctor탄소 나노튜브는 뛰어난 물성을 나타내는 물질이지만, 매우 짧은 길이 때문에 실생활에 활용되지 못하고 있다. 탄소 나노튜브 섬유는 탄소 나노튜브의 길이적 한계를 성공적으로 극복할 수 있었지만, 실 생활에 활용하기 위해서는 섬유의 강도 향상이 필수적이다.
탄소 나노튜브의 길이는 탄소 나노튜브 섬유의 물성을 결정짓는 핵심 요소 중 하나이며, 특히 탄소 나노튜브의 섬유의 강도는 탄소 나노튜브의 종횡비에 비례한다. 이론적으로 탄소 나노튜브의 종횡비가 10^6 이상 일 때, 탄소 나노튜브 섬유의 강도는 탄소 나노튜브의 강도에 육박할 것으로 예상된다. 하지만 현재까지 섬유를 구성하는 대량의 탄소 나노튜브 길이를 측정하는 것이 거의 불가능하기 때문에, 탄소 나노튜브의 종황비와 섬유의 물성 사이 관계에 대한 연구는 충분히 진행되지 못하고 있다. 결국 탄소 나노튜브 섬유의 물성에 대해 명확히 이해하기 위해서는 섬유를 구성하는 탄소 나노튜브들의 길이를 정확하게 측정할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 탄소 나노튜브의 길이 측정법 개발이 필수적으로 선행되어야 한다.
본 연구에서는 탄소 나노튜브 분산액의 액정상 전이 현상을 기반으로 하여 보다 간단하고 신뢰도가 높은 길이 측정법을 개발하고자 하였다.
기판 반응을 활용하여 균일한 길이의 탄소 나노튜브를 제조하고, 이를 통해 탄소 나노튜브의 종횡비와 분산액의 액정상 전이 농도 간 관계를 실험적으로 얻을 수 있었다. 다른 방식들로 합성된 탄소 나노튜브들과 달리 기판 반응으로 합성된 탄소 나노튜브는 균일한 길이를 지니며, 합성된 탄소 나노튜브의 길이를 선택적으로 조절할 수 있다. 이를 통해 탄소 나노튜브의 길이 변화가 분산액의 액정상 전이 농도에 미치는 영향을 체계적으로 확인할 수 있었다. 또한, 액정상 전이 농도를 측정하기 위해 분광학 기반의 액정상 전이 농도 정량 측정법을 개발하였다. 탄소 나노튜브 분산액의 흡광도를 조사하여 농도에 따른 수렴성을 확인하였으며, 이 수렴성을 기반으로 상전이 농도의 정량 측정법을 개발할 수 있었다. 결국, 기반 반응으로 합성한 탄소 나노튜브와 분광학 기반의 상전이 농도 정량 측정법을 통해 탄소 나노튜브의 길이와 액정상 전이 농도의 관계를 실험적으로 확인할 수 있었으며, 본 관계식은 액정상 전이 현상의 본질적인 물리 현상 및 핵심 이론 (Onsager 이론)과 일치하였다.
다음으로 본 연구에서 얻은 실험적 관계식을 통해 열역학적 길이 측정법을 개발할 수 있었다. 본 연구에서 얻은 액정상 전이 농도와 탄소 나노튜브 길이 간 실험적 관계식이 다양한 탄소 나노튜브 시스템에 공통적으로 적용가능 하였다. 따라서 액정상 전이 농도를 실험적 관계식에 대입하여 간단하게 탄소 나노튜브의 길이를 측정할 수 있다.
액정상 전이 농도 기반의 길이 측정법을 통해 현재 합성 및 보고되고 있는 다양한 탄소 나노튜브와 섬유들을 분석해 볼 수 있었다. 이를 통해 현재 섬유의 강도를 낮추는 핵심 요인이 섬유를 구성하는 탄소 나노튜브들의 길이가 충분히 길지 못하다는 것을 확인하였다. 결국 본 길이 측정법은 긴 길이의 탄소 나노튜브 합성과 고강도 탄소 나노튜브 섬유의 제조 전략 형성에 있어 큰 기여를 할 수 있을 것으로 예상된다.
추가적으로 입자의 종횡비와 상 전이 농도 사이 반비례 관계는 다른 1D 나노 물질들에게도 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다. 이 결과는 탄소 나노튜브를 포함한 다양한 1D 나노물질의 액정상 전이의 이해를 본질적으로 높일 수 있었으며, 이는 앞으로 다양한 1D 나노 물질들의 합성과 구조 분석 대한 전반적인 이해를 높이는데 큰 기여를 할 것이다.Carbon nanotubes (CNTs) can combine strength and high electrical and thermal conductivity with light weight; however, application of CNTs is still limited due to their short length L. Macroscopic assemblies of CNTs (i.e., CNT fibers) can overcome the limitation in the CNT L. These assemblies are also expected to couple the impressive mechanical and electrical properties with high flexibility, but the properties of CNT assemblies are just a few percent of the corresponding properties of CNTs.
The L of CNTs is a key factor in fabricating ultra-strong CNT fibers and improving the fabrication strategy. The properties of CNT fibers scale with the aspect ratio (AR = length/diameter = L/d) of CNTs when the fibers are sufficiently densified. Measurement of the average L of CNTs that constitute a CNT fiber can be used to predict its ultimate properties. Moreover, information about structures of CNTs is essential to enable controlled synthesis of CNTs; this information helps us to understand how experimental parameters used in the synthesis influence the structure of CNTs. Therefore, accurate measurement of CNT L an important requisite to development of ways to fabricate long CNTs and strong CNT fibers. Although various methods have been applied to measure the CNT L, they have limited reliability and are applicable only to a narrow range of L.
This thesis introduces a reliable and straightforward method to measure L of CNTs by exploiting the isotropic – nematic transition. The nematic phase occurs when the concentration of colloidal particles exceeds a critical value. According to Onsager theory, the concentration at which this transition first occurs (isotropic cloud point, φ_ICP), scales with the AR of particles. Thus, I predicted that the average L of bulk CNTs can be estimated using Onsager’s scaling rule φ_ICP~(L⁄d)^(-1).
To verify this prediction, the empirical relationship between the CNT AR and φ_ICP was obtained using CVD CNTs. The CVD CNTs are suitable to verify the Onsager scaling because they have almost monodispersed and known L, and therefore meet the primary assumption of the Onsager theory. A spectroscopic method is introduced to measure the accurate φ_ICP. This spectroscopic method defines φ_ICP as the concentration at which the absorbance at 600 nm is saturated.
The phase behavior of CVD CNT/CSA solutions closely follows the Onsager scaling (φ_ICP (vol ppm)=(2.69×10^5)(L⁄d)^(-1), r2 > 0.95), which is also applicable to other CNTs that are synthesized by various methods. As a result, this work can develop a 1-step thermodynamic method to measure the average L of CNTs from the φ_ICP of CNT/CSA solutions. This method can obtain reliable measurements, because it only uses an equilibrium thermodynamic datum, and is applicable to characterize the CNTs with a wide AR range. We believe that successful estimation of L of CNTs can improve understanding of the properties of CNT fibers and may help to optimize the manufacture of high-strength CNT fibers.
In addition, this thesis experimentally verified that a general 1D nanomaterial system should follow Onsager’s scaling, φ_ICP~(L⁄d)^(-1), if particles also have a sufficiently narrow distribution of L. The isotropic – nematic transition of the dispersion of rod-like particles is basically controlled by the entropic contribution, so I predicted that the inverse relationship should be determined by the shape of particles rather than their chemistry. A dispersion of silver nanowires in water also followed Onsager scaling; this result agrees with the prediction. This result may improve the understanding of the phase behavior of 1D nanomaterials; it also suggests that the 1-step thermodynamic method can be extended to other 1D nanomaterials. The characterization of the structure of 1D nanomaterials may improve the fundamental understanding of nanomaterials and nanoscale synthesis
