KR100687786B1 - 꼬여진 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 제조 방법 - Google Patents

꼬여진 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 제조 방법 Download PDF

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KR100687786B1
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김선정
신광민
구본강
김선일
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 꼬여진 나노섬유 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사 장치에 의해 형성된 전기장에, 제어부와 연결되어 있는 제어 전극부로 전압을 인가하여 다른 방향으로 전기장을 변형시켜 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 나노섬유를 제조하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 내부가 방사용액으로 채워져 있고, 방사제트(jet)가 형성되어 방사되는 방사구를 가지는 방사체와, 상기 방사구로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 방사제트를 포집하여 나노섬유를 생성하는 수집기와, 상기 방사구에서 상기 수집기 방향으로 전기장이 발생하도록 상기 방사구와 상기 수집기 사이에 소정 크기의 전압을 인가하는 고전압 공급기와, 상기 방사구와 상기 수집기 사이에 위치하여 내부로 상기 방사제트가 통과할 때 전기장을 변형 시키는 제어 전극부와, 그리고 상기 제어 전극부의 내부 전기장을 순차적으로 변화시키는 제어부를 포함하는 꼬여진 나노섬유 제조장치가 제공될 수 있다. 나노섬유 제조장치는 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 나노섬유의 제조가 가능하다. 그리고 제어부의 조건인자를 조절함으로써 원하는 기계적 강도를 가지는 꼬여진 나노섬유의 제조가 가능하다.
꼬여진 나노섬유, 전기 방사, 단일공정(one-step)

Description

꼬여진 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 제조 방법{The electrospinning apparatus for producing twisted nanofiber and method thereof}
도 1은 일반적인 전기방사 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 꼬여진 나노섬유를 제조하기 위한 나노섬유 제조장치를 나타낸 도면.
도 3은 z축 방향(제트가 형성되어 나노섬유가 생성되는 방향)으로 수직한 보조전극의 평면도.
도 4는 일반적인 나노섬유의 SEM(Scanning Electron Microscope, 이하 'SEM'이라 한다) 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 꼬여진 나노섬유의 SEM 이미지.
도 6은 릴레이에 의한 내부 전기장 변화 속도에 따른 나노섬유의 꼬임 정도를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 고전압 공급기
120 : 방사체
130 : 수집기
210 : 제어 전극부
220 : 제어부
230 : 보조전압 공급기
본 발명은 꼬여진 나노섬유 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사 장치에 의해 형성된 전기장에 제어부와 연결되어 있는 제어 전극부에 전압을 인가하여 다른 방향으로 전기장을 변형시켜 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 나노섬유를 제조하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
나노섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터(10억분의 1m)에 불과한 섬유로 기존 섬유에 비해 표면적이 크기 때문에 피부처럼 매끄럽고 종이보다 얇고 가벼운 성질을 가지고 있다. 또한 배양성 섬유의 인장강도는 섬유의 길이와 굵기에 관계하여 섬유가 가늘수록 강해지므로, 세섬유화는 고강도가 요구되는 산업용 섬유류의 제조에 있어 중요한 요소로 작용한다.
현재 나노섬유는 인조피부나 의료용 붕대, 생화학 무기방어용 의복 및 필터, 배터리 전해질 및 격리막, 초강력 보강재 및 초경량 방탄복 등 활용범위가 거의 무한대에 이른다. 일반적으로 나노섬유를 제조하는 방법은 여러 방법들이 있으나, 상용화 가능성, 적용 고분자의 다양성, 제조 공정의 단순성, 다양한 제품 기술 응용 성을 고려할 때 전기방사 방법이 나노섬유 제조에 적합하다.
전기방사(Electrospinning) 방법은 정전방사 또는 전하유도방사라고도 하며, 이하에서는 전기방사로 통칭한다. 도 1은 일반적인 전기방사 장치를 나타낸 도면이다.
전기방사 장치(100)는 고전압 공급기(110), 방사체(120), 수집기(130)를 포함한다. 방사체(120)는 방사구(123)를 가지는 방사용액 저장조(122), 계량 펌프(121)를 포함한다.
전기방사의 원리는 다음과 같다.
방사액(124)을 방사체(120)의 방사구(123)를 통해 토출시키면, 반구형의 방사액적이 형성된다. 여기에 방사액(124)의 표면장력을 극복할 수 있는 임계전압 이상의 고전압이 가해지면, 방사액적은 하전된 테일러 콘(Taylor cone) 형태로 변화한 후, 그 정점으로부터 수집기(130) 쪽으로 방사제트(140) 형태로 방출되며, 수집기(130)에 닿을 때까지 비행하는 동안 용매가 휘발하면서 고화되어 나노섬유가 얻어진다. 이 때, 방사제트(140)가 매우 불안정하고 예측 불가능한 흐름 거동을 보임으로써 생성된 나노섬유는 3차원적으로 서로 복잡하게 얽힌 웹(web) 형태가 되게 된다.
전기방사에 영향을 미치는 인자는 크게 방사액 물성(분자량, 점도, 점탄성, 전기전도도, 표면장력), 조작인자(방사구(123)에 걸리는 압력 또는 방사액(124)의 공급유속, 전기장의 세기, 방사구(123)와 수집기(130) 사이의 거리), 외부조건 인자(방사공간의 온도, 습도, 기체환경) 등이 있다.
나노섬유는 통상의 미크론 크기의 직경을 갖는 섬유(이하 '미크론섬유'라 한다)와 비교할 때 표면적 대 부피비가 매우 크고, 섬유표면이 특정 기능을 갖도록 개질하는데 유리하고, 기계적 물성이 우수하다는 장점이 있다. 고분자 나노섬유는 현재까지는 주로 복합재료의 충진제로 사용되며, 이 외에 필터 및 멤브레인, 전극재료, 액정디바이스, 전자파 차폐재료와 의료 분야의 인공보철 등에 기본소재로서 광범위하게 응용되고 있다.
하지만, 종래의 전기방사 장치에 의해 생성되는 나노섬유는 불규칙한 방향을 가지는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 나노섬유가 포집되는 동안 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 나노 섬유를 제조할 수 있는 꼬여진 나노섬유 제조장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 제어부에 연결된 제어 전극부의 내부 전기장의 크기 및 세기와 내부 전기장의 속도 변화를 조절하여 나노섬유의 꼬임 정도를 조절할 수 있는 꼬여진 나노섬유 제조장치 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 제어부에 있는 속도 조절기를 이용하여 전기장의 변화 속도를 조절함으로써 꼬임정도를 조절할 수 있고, 높은 기계적 강도를 가지는 꼬여진 나노섬유 다발의 생성이 가능한 꼬여진 나노섬유 제조장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이 다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부가 방사용액으로 채워져 있고, 방사제트(jet)가 형성되어 방사되는 방사구를 가지는 방사체; 상기 방사구로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 방사제트를 포집하여 나노섬유를 생성하는 수집기; 상기 방사구에서 상기 수집기 방향으로 방사 전기장이 발생하도록 상기 방사구와 상기 수집기 사이에 소정 크기의 전압을 인가하는 고전압 공급기; 상기 방사구와 상기 수집기 사이에 위치하여 내부로 상기 방사제트가 통과할 때 전기장을 변형 시키는 제어 전극부; 및 상기 제어 전극부의 가 내부 전기장을 순차적으로 변화시키는 제어부를 포함하는 꼬여진 나노섬유 제조장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 마이크로 프로세서를 이용하여 상기 전기장을 제어할수 있는 릴레이(relay) 또는 전계 효과 트랜지스터 (FET (field effect transistor)) 등과 같은 것으로 구성되어 있어 소 전극들 에게 순차적으로 전기장을 인가 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부에 연결된 제어 전극부는 상기 내부 전기장이 상기 방사 전기장과 서로 다른 방향을 가지도록 할 수 있다.
여기서, 상기 제어 전극부는 복수의 소 전극들이 동일 간격으로 배치되어 있으며, 상기 제어부는 상기 각 소 전극들에 순차적으로 상기 내부 전기장이 형성되 도록 할 수 있다. 또는 상기 제어 전극부는 원통 또는 다각기둥 형상을 가지고 있으며, 상기 제어부는 상기 내부 전기장이 회전하도록 할 수 있다
또한, 상기 제어부는 상기 내부 전기장의 회전 속도를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절할 수 있다. 또는 상기 제어부에 연결되며 상기 제어 전극부에 보조전압을 인가하는 보조전압 공급기를 더 포함하되, 상기 보조전압 공급기는 상기 내부 전기장의 크기 또는 세기를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절할 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 고분자를 포함한 용액을 방사체의 방수구를 통해 수집기로 전기 방사하여 집적되는 나노섬유가 상기 전기 방사 방향과 서로 다른 방향으로 내부 전기장이 형성되는 제어 전극부에 의해 꼬여지는 것을 특징으로 하는 꼬여진 나노섬유 제조방법이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 전기장은 제어부에 연결된 제어 전극부로 인해 형성된 전기장의 방향을 순차적으로 바꿀 수 있다.
또한, 상기 나노섬유는 꼬여진 합사 또는 다발(bundle) 형태로 구성될 수 있으며, 꼬임 정도 조절 뿐만 아니라 나노 섬유의 가닥수도 조절이 가능하다.
또한, 상기 내부 전기장의 회전 속도를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하거나 상기 내부 전기장의 크기 및/또는 세기를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절할 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 나노섬유 제조방법에 의해 제조된 꼬여진 나노섬유가 제공될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 꼬여진 나노섬유 및 그 제조장치, 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 발명에서 나노섬유는 수십 내지 수백 나노미터의 직경을 가지는 섬유를 의미한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 꼬여진 나노섬유를 제조하기 위한 나노섬유 제조장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 z축 방향(제트가 형성되어 나노섬유가 생성되는 방향)으로 수직한 제어 전극부의 평면도이다.
본 발명에 따른 나노섬유 제조장치(200)는 고전압 공급기(110), 방사체(120), 수집기(130), 제어 전극부(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 또한, 제어부(220)에 별도의 전압을 공급하기 위한 보조전압 공급기(230)가 더 포함될 수 있다.
고전압 공급기(110)는 앞서 설명한 전기방사 원리에 따라 방사체(120)와 수집기(130) 사이에 강한 방사 전기장이 형성되도록 고전압을 공급한다. 고전압 공급기(110)에 의해 공급되는 고전압은 1~50 ㎸의 직류 고전압이다. 방사체(120)의 방사구(123)의 끝에 위치한 방사액적에 고전압에 의해 발생된 정전기력이 작용함으로 써 전기방사가 일어나게 된다.
방사체(120)는 계량펌프(121), 방사용액 저장조(122) 및 방사구(123)를 포함한다. 방사용액 저장조(122)는 내부에 방사용액으로 채워져 있다. 방사용액은 나노섬유의 원료가 되는 고분자를 포함한 물질이 용해된 용액이다. 방사용액 저장조(122)의 일단에는 계량 펌프(121)가 연결되어 있고, 타단에는 방사구(123)가 연결되어 있다.
지속적인 일정량의 고분자를 포함한 용액이 계량 펌프(121)의 펌핑 동작에 의해 방사구(123)의 끝에 반구형의 방사액적으로 형성되고, 방사액적의 표면장력을 극복할 수 있는 임계전압 이상의 고전압이 고전압 공급기(110)에 의해 가해짐으로써 방사액적은 하전된 테일러 콘(Taylor cone) 형태로 변화한다. 그리고 방사용액은 충분한 점도를 지니고 있어 그 정점으로부터 수집기(130) 쪽으로 연속상의 섬유인 방사제트(140) 형태로 방출된다. 수집기(130)에 닿을 때까지 비행하는 동안 용매가 휘발하면서 고화되어 나노섬유가 형성된다. 방사구(123)는 피펫(pipette), 니들(needle), 관통구, 모세관 팁 등의 형태를 가지고 있다.
수집기(130)는 전도성 재질의 벨트, 드럼, 스크린 형태가 이용되며, 방사구(123)로부터 소정 간격 이격되어 있다. 그리고 방사구(123)로부터 방출된 방사제트(140)로 나노섬유를 포집한다.
제어 전극부(210)는 방사구(123)와 수집기(130) 사이에 위치하며, 그 내부가 비어 있는 원통 또는 다각 기둥 형상을 가진다. 방사구(123)로부터 방출된 방사제트(140)는 제어 전극부(210)의 내부를 통과하게 된다. 제어 전극부(210)에 의해 방 사구(123)와 수집기(130) 사이의 방사 전기장과는 다른 방향의 내부 전기장이 형성되며, 내부 전기장은 시간의 흐름에 따라 변화한다. 내부 전기장의 변화에 따라 제어 전극부(210) 내부를 통과하는 방사제트(140)는 일정 방향으로 소정 크기의 힘을 받고, 일정한 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 형태의 나노섬유로 형성된다.
또는 제어 전극부(210)의 원통형 또는 다각 기둥 전극이 제어부(220)와 연결되어 있으며, 상기 제어부(220)는 상기 제어 전극부(210) 내부에서 전기장이 시계 방향(R1) 또는 반시계 방향(R2)으로 회전하도록 할 수도 있다(도 3에 도시).
제어부(220)에 각각 연결된 소 전극들(①~⑧)에 의해 생성되는 내부 전기장은 방사구(123)에서 수집기(130)로 방사제트(140)가 비행하는 방향(도 2에서 z축 방향)에 수직한 평면과 실질적으로 평행한 것이 바람직하다. z축 방향으로의 전기장에 의해 비행중인 방사제트(140)는 제어 전극부(210)을 통과하면서 z축 방향과는 다른 방향을 가지는(바람직하게는, 수직 방향을 가지는) 제어 전극부(210)의 내부 전기장에 의해 제어 전극부(210)의 중심으로 모아지며, 내부 전기장이 상술한 것과 같이 회전하게 됨에 따라 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 형태의 나노 섬유를 가지게 된다.
제어부(220)는 보조 전압 공급기(230)에 연결되어 안정적인 전기장을 형성할 수 있으며, 상기 전기장의 크기 또는 세기를 제어하는 것이 가능하다. 여기서, 전기장의 크기는 전압공급기에서 전압을 공급했을 때 순수한 전압의 크기를 의미하며, 전기장의 세기는 전극부 간의 거리 및 속도의 변화에 따라 형성되는 전기장의 세기를 으미한다.
또한, 제어부(220)는 마이크로 프로세서를 이용하여 전기장을 제어할 수 있는 릴레이(relay) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET(field effect transistor)) 등으로 구성되어 소 전극들에게 순차적으로 전기장을 인가할 수 있다. 전계 효과 트랜지스터(FET)는 고급 오디오앰프 등에 사용되었던 3극진공관과 같은 성질을 갖는 트랜지스터로 작은 입력으로 커다란 출력을 얻을 수 있다. 여기서, 전계 효과 트랜지스터(FET)의 사용은 마이크로 프로세서를 통해 제어 전극부에 순차적으로 전압을 인가할 때 전압을 증폭하여 전기장의 세기를 조절할 수 있다.
본 발명에서는 크게 방사액 물성(분자량, 점도, 점탄성, 전기전도도, 표면장력), 조작인자(방사구(123)에 걸리는 압력 또는 방사액(124)의 공급유속, 방사 전기장의 세기, 방사구(123)와 수집기(130) 사이의 거리, 방사구(123)의 토출 구멍의 크기), 분위기 인자(방사공간의 온도, 습도, 기체환경) 등에 의해 방사에 영향을 받고, 나노섬유의 굵기 및 직경 분포를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제어부(220)에 의해 변화하는 제어 전극부(210)의 내부 전기장의 회전 속도, 보조전압 공급기(230)에 의해 변화하는 내부 전기장의 크기 및 세기 등에 의해 나노섬유의 꼬임 정도를 조절할 수 있다. 즉, 꼬임 정도를 조절할 수 있으므로, 기계적 강도가 향상된 나노섬유 다발의 제조가 가능하다.
도 4는 일반적인 나노섬유의 SEM 이미지이고, 도 5는 본 발명에 따른 꼬여진 나노섬유의 SEM 이미지이다.
실험조건은 다음과 같다.
1 × 105 g/mol 분자량(Mw)의 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide), 7 wt%의 디클로로메탄(dichloromethane)을 가지는 용액(solution).
적용 전압 : 8 ㎸,
방사구(123)과 수집기(130) 사이의 간격 : 13 ㎝,
용액 속도(feeding rate) : 7㎕/min,
제어 전극부에서 전극과 전극 사이의 내부 전기장 변화 시간 : 10 ms,
15 ms
여기서, 제어부 시간 조절은 다음과 같다. 제어 전극부(210)에 연결된 제어부(220)를 통해 전기장을 인가함에 있어서, 일정 소 전극과 이웃하는 소 전극에 일정 시간 동안(relay time) 전기장을 인가하면 시간이 흐름에 따라서 전기장은 한쪽 방향으로 회전하게 된다. 예를 들어, 제어부에서 시간 조절이 0.1초면, 제1 소 전극(①)에서 제2 소 전극(②)으로 전기장이 인가되었다가 차단되는 시간이 0.1초인 것을 의미한다. 이 제어부에서 시간을 조절함으로써 반복적인 프로세스를 통하여 제어 전극부(210) 내부에 한쪽 방향으로 회전하는 전기장을 형성, 조절하는 것이 가능하다.
일반적인 나노섬유의 경우 방향성 없이 형성되어 있다(도 4 참조). 하지만, 본 발명에 따른 나노섬유 제조장치에 의한 나노섬유 제조방법에 의하면 도 5에 도시된 것과 같은 꼬여진 형태의 나노섬유를 생성하는 것이 가능하다.
도 6은 제어부에 의한 내부 전기장 변화 속도에 따른 나노섬유의 꼬임 정도 를 나타낸 도면이다. 도면은 각각 10 ms, 15 ms일 때이며, 각각 나노섬유가 한번 꼬여진 길이가 대략 5 ㎛, 10 ㎛ 로 나타났다.
즉, 제어부(220)에 의한 내부 전기장의 변화 속도에 따라 나노섬유의 꼬임 정도가 변화함을 확인할 수 있다. 이 외에도 내부 전기장의 크기 및 세기에 따라서도 나노섬유의 꼬임 정도를 조절한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 꼬여진 나노섬유 및 그 제조장치, 제조방법은 균일하고 별도의 다른 작업 없이 단일공정으로(one-step) 꼬여진 나노섬유의 제조가 가능하다.
또한, 내부 전기장의 크기 및 세기 또는 내부 전기장의 변화 속도를 조절하여 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하고, 높은 기계적 강도를 가지는 꼬여진 나노섬유 다발의 생성이 가능하다.
또한, 기계적 성질이 우수한 꼬여진 고분자를 포함한 나노섬유의 제조가 가능하며, 센서, 인공근육, MEMS/NEMS 에서의 엑츄에이터 등에 응용이 가능한 꼬여진 나노섬유의 생성이 가능한 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 내부가 방사용액으로 채워져 있고, 방사제트(jet)가 형성되어 방사되는 방사구를 가지는 방사체;
    상기 방사구로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 방사제트를 포집하여 나노섬유를 생성하는 수집기;
    상기 방사구에서 상기 수집기 방향으로 방사 전기장이 발생하도록 상기 방사구와 상기 수집기 사이에 소정 크기의 전압을 인가하는 고전압 공급기;
    상기 방사구와 상기 수집기 사이에 위치하여 내부로 상기 방사제트가 통과하는 제어 전극부; 및
    상기 제어 전극부의 내부 전기장을 변화시키는 제어부를 포함하는 꼬여진 나노섬유 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 전기장이 상기 방사 전기장과 서로 다른 방향을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 꼬여진 나노섬유 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 전극부는 복수의 소 전극들이 동일 간격으로 배치되어 있으며,
    상기 제어부는 상기 각 소 전극들에 순차적으로 상기 내부 전기장이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 꼬여진 나노섬유 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 전극부는 원통 또는 다각 기둥의 형상을 가지고 있으며,
    상기 제어부는 상기 내부 전기장이 회전하도록 하는 것을 특징으로 하는 꼬여진 나노섬유 제조장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 내부 전기장의 회전 속도를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되며 상기 제어 전극부에 보조전압을 인가하는 보조전압 공급기를 더 포함하되,
    상기 보조전압 공급기는 상기 내부 전기장의 크기 또는 세기를 조절하여 상 기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
  7. 고분자를 포함한 용액을 방사체의 방수구를 통해 수집기로 전기 방사하여 집적되는 나노섬유가 상기 전기 방사 방향과 서로 다른 방향으로 내부 전기장이 형성되는 제어 전극부에 의해 단일공정으로 꼬여지는 것을 특징으로 하는 꼬여진 나노섬유 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내부 전기장은 상기 전기 방사 방향과 수직 방향이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 나노섬유는 꼬여진 합사 또는 다발(bundle) 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 내부 전기장의 회전 속도를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 내부 전기장의 크기 또는 세기를 조절하여 상기 나노섬유의 꼬임 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 나노섬유 제조방법에 의해 제조된 꼬여진 나노섬유.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012158461A2 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 University Of Florida Research Foundation, Inc. Fabrication of nanoporous membrane
CN104060333A (zh) * 2014-07-03 2014-09-24 福建省贝思达环保投资有限公司 一种莲蓬电纺喷头
CN104831434A (zh) * 2015-05-05 2015-08-12 东华大学 剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途
CN104831433A (zh) * 2015-05-05 2015-08-12 东华大学 导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途
KR20160020264A (ko) * 2014-08-13 2016-02-23 박종철 이동식 전기방사장치
KR101715387B1 (ko) 2016-03-25 2017-03-22 충남대학교 산학협력단 미세섬유 제작용 휴대장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161563A (ja) * 1989-11-17 1991-07-11 I C I Japan Kk 繊維状集合体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161563A (ja) * 1989-11-17 1991-07-11 I C I Japan Kk 繊維状集合体

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012158461A2 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 University Of Florida Research Foundation, Inc. Fabrication of nanoporous membrane
WO2012158461A3 (en) * 2011-05-13 2013-02-28 University Of Florida Research Foundation, Inc. Fabrication of nanoporous membrane
US9353461B2 (en) 2011-05-13 2016-05-31 University Of Florida Research Foundation, Inc. Fabrication of nanoporous membrane
CN104060333A (zh) * 2014-07-03 2014-09-24 福建省贝思达环保投资有限公司 一种莲蓬电纺喷头
KR20160020264A (ko) * 2014-08-13 2016-02-23 박종철 이동식 전기방사장치
KR101635032B1 (ko) 2014-08-13 2016-06-30 박종철 이동식 전기방사장치
CN104831434A (zh) * 2015-05-05 2015-08-12 东华大学 剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途
CN104831433A (zh) * 2015-05-05 2015-08-12 东华大学 导电溶液的剪切式牵伸静电纺直纺微米纱装置、方法及用途
KR101715387B1 (ko) 2016-03-25 2017-03-22 충남대학교 산학협력단 미세섬유 제작용 휴대장치

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