KR100891613B1 - 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적인 저항값의 변화를 획득하여 탄소나노튜브의 그립 상태가 적당한지를 검사할 수 있도록 한 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및 그 시스템을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법은, (a) 양쪽 금속팁에 고감도 나노 멀티미터를 전기적으로 연결하는 단계와; (b) 상기 탄소나노튜브 양단을 각기 양쪽 금속팁의 대향 단부에 접촉시켜 놓고 진공분위기에서 그 접촉부위에 전자 빔을 조사하여 용접하는 단계와; (c) 상기 나노 멀티미터로부터 탄소나노튜브를 흐르는 전류의 저항값을 측정하는 단계와; (d) 상기 (c) 단계에서 저항값 측정의 일정 경과시간내에 최대 저항값에서 설정 비율 만큼 저항값이 낮아지는가를 판단하는 단계;를 포함하여, 설정된 비율만큼 저항값이 낮아지면 정상으로 판단하고 그렇치 못할 경우 불량으로 검사하는 것을 특징으로 한다.

탄소나노튜브, 인장강도, 그립검사

Description

인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및 그 시스템{Gripping inspection method of carbon nanotube and its system for tensile test}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 시스템의 개념도.

도 2는 도 1에서 탄소나노튜브 접합부의 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법의 흐름도.

도 4는 인장력 노출시간에 따른 탄소나노튜브에 나타나는 저항비율 선도.

도 5는 인장력 노출시간에 따른 탄소나노튜브에 나타나는 저항값 선도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20,22: 금속팁

30: 고감도 나노 멀티미터

40: 전자 빔(Electron beam)

본 발명은 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 전기적인 저항값의 변화를 획득하여 탄소나노튜브의 그립을 간단하게 검사할 수 있도록 한 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

탄소나노튜브의 특이한 구조 및 물성이 보여주는 다기능성은 정보통신기기의 필수인 평면표시소자, 고집적 메모리소자, 2차 전지 및 초고용량 캐패시터(supercapacitor), 수소저장 물질, 화학 센서, 고강도/초경량 복합재료, 정전기 제거 복합재료, 전자파 차폐(EMI/RFI shielding) 물질 등에 응용성이 뛰어나며 기존의 소자가 갖는 한계 를 넘어설 가능성을 갖고 있다.

탄소나노튜브는 흑연 한 층이 감겨있는 형태를 갖고 흑연과 같은 sp2 결합을 하고 있어 결합강도가 강하다. 측정된 길이방향의 영률은 1 TPa 이상의 값을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

이같은 결합강도를 측정하기 위해 인장시험이 행해지며, 이를 위해서는 탄소나노튜브를 그립한 후 인장강도를 측정하게 된다.

그런데 종래의 경우 그립기술은 있었으나 그 그립의 적합 상태를 판단하는 방법이 없었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창출된 것으로, 전기적인 저항값의 변화를 획득하여 탄소나노튜브의 그립 상태가 적당한지를 검사할 수 있도록 한 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법 및 그 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법은,

(a) 양쪽 금속팁에 고감도 멀티미터를 전기적으로 연결하는 단계와;

(b) 상기 탄소나노튜브 양단을 각기 양쪽 금속팁의 대향 단부에 접촉시켜 놓고 진공분위기에서 그 접촉부위에 전자 빔을 조사하여 용접하는 단계와;

(c) 상기 나노 멀티미터로부터 탄소나노튜브를 흐르는 전류의 저항값을 측정하는 단계와;

(d) 상기 (c) 단계에서 저항값 측정의 일정 경과시간 내에 최대 저항값에서 설정 비율 만큼 저항값이 낮아지는가를 판단하는 단계;를 포함하여,

설정된 비율만큼 저항값이 낮아지면 정상으로 판단하고 그렇치 못할 경우 불량으로 검사하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 방법의 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법에 따르면,

상기 (b)단계에서, 탄소나노튜브가 접촉되는 양쪽의 금속팁에 각기 금이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 방법의 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법에 따르면,

상기 (d)단계에서, 획득한 저항값이 10분내에 20% 낮아지면 정상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 시스템은,

인장 강도시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 상태를 검사하기 위한 시스템에 있어서,

한쌍의 금속팁과;

상기 금속팁에 전기적으로 연결된 고감도 나노 멀티미터와;

상기 탄소나노튜브 양단을 각기 양쪽 금속팁의 대향 단부에 전자 빔을 조사하여 용접하는 용접장비를 구비하여,

상기 나노 멀티미터로부터 탄소나노튜브를 흐르는 전류의 저항값을 획득하여 접합 상태를 검사토록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 시스템의 개념도이고, 도 2는 도 1에서 탄소나노튜브 접합부의 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법의 흐름도이 다.

도 1에서와 같이 인장 강도시험을 위한 탄소나노튜브(10)의 그립 상태를 검사하기 위한 시스템은, 한쌍의 금속팁(20,22)과, 상기 금속팁(20,22)에 전기적으로 연결된 고감도 나노 멀티미터(30)가 구비된다.

또한 상기 탄소나노튜브(10) 양단을 각기 양쪽 금속팁(20,22)의 대향 단부에 전자 빔을 조사하여 용접하는 용접장비(40)가 구비된다.

이때, 탄소나노튜브가 접촉되는 양쪽의 금속팁(20,22)에 각기 금으로 코팅된 코팅층이 형성됨이 바람직하다. 이는 나노 멀티미터(30)에서 검출할 저항값을 정확히 하기 위한 것이다.

본 실시예에서 금속팁(20,22)은 텅스텐 재질로 구성되어 있다.

미설명부호 '25'는 '나노조작기'이고, '50'은 '전기저항 측정용 컴퓨터'이고, '60'은 '나노조작기 컴퓨터'이다.

이와 같은 검사 시스템을 사용하여 인장 강도시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 상태를 검사하기 위한 방법을 도 1을 참조하여 설명한다.

먼저, 양쪽 금속팁(20,22)에 고감도 나노 멀티미터(30)를 전기적으로 연결하는 단계(S10)를 갖는다.

다음, 상기 탄소나노튜브(10)의 양단을 각기 양쪽 금속팁(20,22)의 대향 단부에 접촉시켜 놓고 진공분위기하에서 그 접촉부위에 전자 빔(41)을 조사하여 용접하는 단계(S11)를 갖는다.

그 다음, 상기 나노 멀티미터(30)로부터 탄소나노튜브(10)를 흐르는 전류의 저항값(R)을 측정하는 단계(S12)를 갖는다.

이후 저항값 측정의 일정 경과시간내에 최대 저항값(

)에서 설정 비율 만큼 저항값이 낮아지는가를 판단하는 단계(S13)를 갖는다.

위 판단 단계에서 설정된 비율만큼 저항값이 낮아지면 정상으로 판단(S14)하고 그렇치못할 경우 불량으로 판단하여 폐기(S15)하게 된다.

본 실시예에 따르면, 측정된 저항값이 10 분내에 20% 낮아지면 정상으로 판단하는 것으로 하였다. 이는 아래 도 4 및 도 5에서와 같이 10분 이후에는 저항값이 크게 변함없이 안정되게 나타나고, 이때 10분 이내에서 최대 저항값의 20% 정도 낮아진 값에서 유지되기 때문이다.

또한 여기서 도 4에 의하면, 획득한 저항값이 10 분 동안 15 % 이상 낮아지면서 1분 동안 전기저항 변화율이 ±1 % 이상 변하지 않으면 정상으로 판정할 수 있다.

여기서, 최대 저항값은 도 4에서 화살표가 가리키는 부분으로 이해할 수 있다.

도 4 에서 수평축은 전자 빔 노출시간을 초(s)로 나타낸 것이고, 수직축은 전자빔 노출 용접시 나타나는 나타나는 측정 저항값(R)을 최초 저항값(

)으로 나눈 비율값(

)을 나타낸다.

도 5는 인장시험 이전에 30분 동안 전자빔을 노출시키는 동안 나노멀티미터 에 나타난 저항값의 그래프 선도이다.

한편, 본 실시예에서 금속팁(20,22)은 텅스텐 재질로 구성하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 전도성을 갖고 적어도 탄소나노튜브보다 결합 강도가 같거나 그 이상이 것이면 무방하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법에 따르면, 탄소나노튜브와 금속팁과의 접촉부위에서 발생되는 저항값의 변화율을 판단하여 일정값만큼 낮게 나타나면 정상 용접으로 쉽게 확인 검사되고, 일정값만큼 낮게 나타나지 않으면 불량으로 판단하여 폐기하게 됨으로써 정상 용접된 경우 탄소나노튜브의 정확한 인장시험을 수행할 수 있는 이점을 갖게 된다.

더 나아가 도체 성질을 가지고 있는 나노스케일의 나노막대, 나노 선 등의 소재에 대해서도 이러한 측정 방법을 이용하여, 그립 검사를 할 수 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 인장 강도시험을 위한 탄소나노튜브(10)의 그립 상태를 검사하기 위해,

   (a) 양쪽 금속팁(20,22)에 고감도 나노 멀티미터(30)를 전기적으로 연결하는 단계와;

   (b) 상기 탄소나노튜브(10) 양단을 각기 양쪽 금속팁의 대향 단부에 접촉시켜 놓고 진공분위기에서 그 접촉부위에 전자 빔을 조사하여 용접하는 단계와;

   (c) 상기 나노 멀티미터(30)로부터 탄소나노튜브를 흐르는 전류의 저항값을 측정하는 단계와;

   (d) 상기 (c) 단계에서 저항값 측정의 일정 경과시간 내에 최대 저항값에서 설정 비율 만큼 저항값이 낮아지는가를 판단하는 단계;를 포함하여,

   설정된 비율만큼 저항값이 낮아지면 정상으로 판단하고 그렇치 못할 경우 불량으로 검사하는 것에 있어서,

   상기 (d)단계에서, 획득한 저항값이 10분내에 20% 낮아지면 정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법.
4. 인장 강도시험을 위한 탄소나노튜브(10)의 그립 상태를 검사하기 위해,

   (a) 양쪽 금속팁(20,22)에 고감도 나노 멀티미터(30)를 전기적으로 연결하는 단계와;

   (b) 상기 탄소나노튜브(10) 양단을 각기 양쪽 금속팁의 대향 단부에 접촉시켜 놓고 진공분위기에서 그 접촉부위에 전자 빔을 조사하여 용접하는 단계와;

   (c) 상기 나노 멀티미터(30)로부터 탄소나노튜브를 흐르는 전류의 저항값을 측정하는 단계와;

   (d) 상기 (c) 단계에서 저항값 측정의 일정 경과시간 내에 최대 저항값에서 설정 비율 만큼 저항값이 낮아지는가를 판단하는 단계;를 포함하여,

   설정된 비율만큼 저항값이 낮아지면 정상으로 판단하고 그렇치 못할 경우 불량으로 검사하는 것에 있어서,

   상기 (d)단계에서, 획득한 저항값이 10 분 동안 15 % 이상 낮아지면서 1분 동안 전기저항 변화율이 ±1 % 이상 변하지 않으면 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 인장강도 시험을 위한 탄소나노튜브의 그립 검사 방법.
5. 삭제

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