KR100984414B1 - 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말 - Google Patents

탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말 Download PDF

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Abstract

탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말이 개시된다. 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법은 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 단계; 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급하는 단계; 및 공급된 금속 와이어를 전기폭발(Pulsed Wire Evaporation: PWE)시킴으로써, 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말 {METHOD FOR MANUFACTURING METAL NANO POWDERS COATED BY CARBON AND METAL NANO POWDERS COATED BY CARBON USING THE SAME}
본 발명은 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말에 관한 것이다.
현대 산업기술의 급속한 발달로 극도의 미세한 부품 및 이를 이용한 기기들의 요구에 부합하여 새로운 재료의 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라, 최근에는 수십 내지 수백 나노미터 이하의 크기를 갖는 금속 나노 분말의 제조 및 그 응용에 관한 연구에 관심이 집중되고 있다.
그런데, 상기 금속 나노 분말은 높은 표면에너지의 영향으로 활성이 대단히 강하고 대기중에서 급격히 산화되는 경향이 있으므로, 그 취급 안전성 및 보관 용이성이 떨어지는 문제점이 있다.
이에 따라, 금속 나노 분말의 산화를 방지할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 상기 금속 나노 분말의 산화를 방지하기 위한 방법에는 크게 두 가지가 있다. 첫째는, 금속 나노 분말 표면에 산화막을 형성시켜 금속 나노 분말이 그 이상 산화되는 것을 방지하는 방법이며, 둘째는, 금속 나노 분말 표면에 내산화성이 큰 헥산 등을 코팅하는 방법이다.
그러나, 첫번째 방법의 경우, 금속 나노 분말 중에서 산화막이 차지하는 비율이 크고, 순수한 금속상의 성질을 이용하려 할 때 상기 산화막은 쓸모없는 층(dead layer)으로 작용한다. 즉, 금속 나노 분말 중에서 금속상 비율이 상대적으로 감소함과 동시에 그 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
그리고, 두번째 방법의 경우, 헥산의 강한 휘발성으로 인하여 코팅 이후에 헥산이 휘발될 가능성이 높으므로, 헥산이 코팅된 금속 나노 분말의 장기 보관을 위해 헥산의 휘발을 방지할 수 있는 부가적인 장치 내지는 후속 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 나노 분말의 표면을 내산화성이 큰 탄소로 코팅함으로써 금속 나노 분말의 산화를 방지할 수 있는 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말을 제공한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 금속 나노 분말의 산화를 방지하기 위해 금속 나노 분말의 표면을 내산화성이 큰 탄소로 코팅시, 부가적인 장치 내지는 후속 공정이 필요치 않은 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법은 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 단계; 상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급하는 단계; 및 상기 공급된 금속 와이어를 전기폭발(Pulsed Wire Evaporation: PWE)시킴으로써, 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소 코 팅된 금속 나노 분말은 상기한 바에 의해 제조되고, 금속코어부; 및 상기 금속코어부의 표면에 1 내지 20nm의 두께를 갖도록 형성된 탄소층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하고, 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급한 후, 그 금속 와이어를 전기폭발시킴으로써, 금속 나노 분말 표면을 내산화성이 큰 탄소로 코팅할 수 있다. 이러한 탄소 코팅은 금속 나노 분말의 형성과 동시에 이루어질 수 있으므로, 금속 나노 분말의 산화를 근본적으로 방지할 수 있다. 이를 통해, 금속 나노 분말의 취급 안정성 및 보관 용이성을 확보할 수 있다. 아울러, 금속 나노 분말의 산화를 방지하기 위한 별도의 장치 내지는 후속 공정의 제거가 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법 및 그를 이용하여 제조된 탄소 코팅된 금속 나노 분말에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말은 금속 와이어를 사용한 전기폭발(Pulsed Wire Evaporation: PWE)법을 통해 제조될 수 있다. 상기 전기폭발법은 고밀도 전류가 금속 와이어를 통과할 때, 상기 금속 와이어가 미세한 입자나 증기 형태로 폭발하는 현상을 이용하는 방법으로서, 구체적인 입자 형성 원리는 다음과 같다. 먼저, 두 전극 사이에 위치한 금속 와이어에 강력한 충격 전류를 인가하면, 상기 금속 와이어는 저항 발열에 의해 용융된다. 그리고, 계속적인 온도 상승에 따라 금속 와이어 표면은 주위의 매개체에 의해 냉각되는 반면, 금속 와이어 내부는 액적(droplet)을 형성하여 액적 간에 방전이 일어나서 기화된다. 그 기화된 금속 가스는 핀치 효과와 관성의 법칙때문에 금속 와이어 내부에 구속되어 있다가 금속 와이어 내부 압력이 임계값 이상으로 도달되면 순간적으로 팽창하여 충격파를 형성하고 금속 미립자와 가스가 고속으로 분출되어 미세한 입자를 형성하게 된다.
상기 전기폭발법을 위해 본 발명에서는, 예를 들어, 반응 챔버, 펄스 발생부, 와이어 공급부, 가스 공급부 및 분말 포집부를 포함하는 전기폭발장치가 사용될 수 있으나, 본 발명은 상기 전기폭발장치의 구성에 의해 한정되지 않는다. 여기서, 상기 반응 챔버 내부에 전기폭발을 위한 두 전극이 구비되어 있어서 상기 반응 챔버 내부에서는 전기폭발이 일어날 수 있다. 또한, 상기 펄스 발생부는 상기 두 전극 중에서 적어도 일 전극에 소정의 펄스 전압을 공급할 수 있으며, 상기 와이어 공급부는 상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급할 수 있다. 또한, 상기 가스 공급부는 상기 반응 챔버 내부로 소정 가스, 예를 들어, 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급할 수 있다. 또한, 상기 분말 포집부는 제조된 금속 나노 분말을 포집할 수 있다.
본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말은 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 단계, 상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급하는 단계 및 상기 공급된 금속 와이어를 전기폭발시킴으로써, 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성하는 단계를 거쳐 제조될 수 있으며, 이후 추가적으로 상기 금속 나노 분말을 포집할 수 있다. 여기서, 상기 혼합 가스 및 상기 금속 와이어의 공급 순서는 무관하다. 즉, 상기 혼합 가스 및 상기 금속 와이어를 동시에 공급하거나, 또는 상기 혼합 가스를 공급한 후에 상기 금속 와이어를 공급하거나, 또는 상기 금속 와이어를 공급한 후에 상기 혼합 가스를 공급할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말 제조 방법을 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 혼합 가스 공급시 상기 불활성 가스 및 탄소 함유 가스는 공급전 미리 혼합된 상태, 또는 공급전 미리 혼합되지 않고 각각 독립적으로 유량 조절이 가능한 상태로 상기 반응 챔버 내부로 공급될 수 있다.
상기 불활성 가스는 전기폭발시 상기 반응 챔버 내부에 구비되는 두 전극에 인가되는 전기에너지에 의해 가스 이온이 될 수 있는데, 이러한 가스 이온은 금속 가스를 응축시키는 역할을 한다.
상기 불활성 가스로는 헬륨, 네온, 아르곤 및 질소 가스를 단독으로, 또는 2종 이상으로 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 불활성 가스로 아르곤 가스 단독 또는 질소 가스 단독을 사용할 수 있으나, 상기 아르곤 가스 및 질소 가스를 혼합하여 사용하여도 무방하다. 단원자인 상기 아르곤 가스는 이원자 분자인 상기 질소 가스보다 상대적으로 낮은 전기에너지에 의해 가스 이온이 될 수 있다. 이 때문에, 만약, 같은 전기에너지에 의해 가스 이온화가 발생하는 경우, 가스 이온의 농도는 아르곤 가스의 경우가 질소 가스보다 높다. 따라서, 아르곤 가스 분위기에서 보다 쉽게 금속 가스의 응축이 발생할 수 있으므로, 최종적으로 제조되는 금속 나노 분말의 입경을 작게 할 수 있다. 한편, 상기 질소 가스는 아르곤 가스보다 상 대적으로 낮은 기압에서 높은 과열도(super heat)를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 과열도가 높다는 것은 상기 두 전극에 인가된 전기에너지가 효과적으로 금속 와이어의 폭발에너지로 작용할 수 있다는 것을 의미한다.
상기 탄소 함유 가스는 전기폭발시 상기 두 전극에 의해 인가되는 전기에너지에 의해 단원자 상태로 분해될 수 있다. 그 중에서, 탄소 원자는 금속 증기가 냉각 및 응축하는 과정 중에 금속 증기와 반응하거나, 또는 금속 증기와 촉매 작용 등과 같은 상호 작용을 통해 금속 나노 분말의 표면을 코팅할 수 있다. 이를 통해 형성된 탄소층은 금속 증기가 더욱 응축하여 자라나거나 응집에 의해 입자가 성장하는 것을 차단할 수 있기 때문에, 불활성 가스만을 이용하여 제조한 금속 나노 분말에 비해 상대적으로 작은 크기의 금속 나노 분말을 제조할 수 있으며, 아울러 외부 열에너지에 의한 입자의 성장을 막아주는 역할을 할 수 있다.
상기 탄소 함유 가스로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 탄화수소 가스를 사용할 수 있다. 상기 탄화수소 가스로는, 예를 들어, 메탄, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄 또는 부틸렌 가스를 단독으로, 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 그 중에서, 상대적으로 낮은 전기에너지에 의해 분해될 수 있는 메탄 가스를 사용할 수 있다.
상기 혼합 가스 내 상기 탄소 함유 가스의 함량은 1 내지 80부피%일 수 있다. 상기 탄소 함유 가스 함량이 1부피% 미만이면, 가스 함량이 작아 탄소 코팅이 원하는 두께만큼 이루어지지 않을 수 있고, 80부피%를 초과하면, 상대적으로 낮은 함량의 불활성 가스로 인해 금속 증기의 응축이 원활히 이루어지지 않을 수 있다.
상기 탄소 함유 가스의 최소 함량에 대한 계산을 메탄 가스를 예로 들어 설명한다. 상기 메탄 가스의 함량은 하기 수학식 1 내지 6을 통해 계산될 수 있다. 여기서, 하기 수학식 1 내지 6에 의해 결정된 메탄 가스의 함량은 목적하는 탄소층의 두께를 얻기 위한 최소한의 양을 나타내므로, 하기 수학식에 의해 결정된 메탄 가스의 함량보다는 높은 함량에서 제조함이 바람직하다.
MC(g)=S*h*γC
여기서, MC(g)는 전기폭발시 생성되는 금속 나노 분말 1g을 코팅하기 위한 탄소의 질량을 의미하며, S(104*cm2/g)는 탄소 코팅이 되기 전 금속 나노 분말 1g에 대한 비표면적을 의미하며, h(10-7*cm)는 목적하는 탄소층의 두께를 의미하며, γC(g/cm3)는 탄소의 밀도를 의미한다.
M1(g)=π*(Φ*2)2*L*γM*k
여기서, M1(g)는 1회 전기폭발시 생성되는 금속 나노 분말의 질량을 의미하며, L(cm)은 전기폭발에 기여하는 금속 와이어의 길이를 의미하며, Φ(cm)는 금속 와이어의 직경을 의미하며, γM(g/cm3)은 금속 와이어의 밀도를 의미하며, k는 금속 와이어를 전기폭발하여 나노 분말화할 때의 수율을 의미한다.
MN(g)=M1*N=π*(Φ*2)2*L*γM*k*N
여기서, MN(g)은 N회 전기폭발시 생성되는 금속 나노 분말의 질량을 의미하며, N은 전기폭발 회수를 의미하며, 나머지는 상기 수학식 2와 동일하다.
∑MC(g)=MC*MN=S*h*γC*π*(Φ*2)2*L*γM*k*N
여기서, ∑MC(g)는 N회 전기폭발시 생성되는 금속 나노 분말 MN을 코팅하기 위한 탄소의 총질량을 의미하며, 나머지는 상기 수학식 1 및 2와 동일하다.
VCH4(L)=∑MC*22.4/12
여기서, VCH4(L)은 N회 전기폭발시 생성되는 금속 나노 분말을 코팅하기 위한 메탄 가스의 부피를 의미하며, ∑MC(g)는 상기 수학식 4와 동일하다.
CCH4(부피%)=(VCH4/Vtotal)*100=(VCH4/P*Vsystem)*100
여기서, CCH4(부피%)는 압력 P에서 N회 전기폭발시에 생성되는 금속 나노 분 말을 코팅하기 위한 메탄 가스의 함량을 의미하며, Vtotal(L)은 압력 P일 때 충진되는 혼합 가스의 부피를 의미하며, P(bar)는 반응 챔버 내에 충진되는 혼합 가스의 압력을 의미하며, Vsystem(L)은 반응 챔버와 금속 나노 분말이 내부에서 순환되는 연결관 전체의 부피를 의미하며, VCH4는 상기 수학식 5와 동일하다.
상기 혼합 가스는 0.5 내지 5bar의 압력으로 공급될 수 있다. 상기 혼합 가스의 압력이 0.5bar 미만이면, 목적하는 과열도를 얻기 힘들고, 5bar를 초과하면, 불활성 가스 및 탄소 함유 가스가 필요 이상으로 공급되어 원료비가 증가하는 문제점이 있다.
상기 혼합 가스를 공급한 후에 상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급할 수 있는데, 상기 금속 와이어로는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 또는 은 금속 단독, 이들의 합금 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 금속 와이어의 직경은, 예를 들어, 0.1 내지 1mm일 수 있으며, 그 길이는 특별히 한정되지 않는다.
다음으로, 상기 반응 챔버 내부에서 금속 와이어를 전기폭발시킨다. 상기 전기 폭발은 상기 두 전극을 이용하여 상기 금속 와이어에, 예를 들어, N회(N은 자연수)의 펄스 전압을 인가함으로써 발생될 수 있다. 여기서, 상기 N은 특별히 한정되지 않는다. 상기 펄스 전압은, 예를 들어, 0.5 내지 10초의 주기로 인가될 수 있으며, 상기 범위 내에서 상기 펄스 전압의 주기는 일정하거나, 또는 가변될 수 있다. 또한, 상기 펄스 전압은, 예를 들어, 10 내지 40kV일 수 있으며, 상기 범위 내에서 일정하거나, 또는 가변될 수 있다. 상기와 같은 금속 와이어의 전기폭발을 통해 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성할 수 있다.
상술한 바에 따라 제조된 본 발명의 탄소 코팅된 금속 나노 분말은 금속으로 이루어진 금속코어부; 및 상기 금속코어부의 표면에 1 내지 20nm의 두께를 갖도록 형성된 탄소층을 포함한다. 여기서, 상기 금속코어부는 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 또는 은 금속 단독, 이들의 합금 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 탄소 코팅된 금속 나노 분말의 입경은 특별히 한정되지 않으나, 대략 100nm 또는 그 이하의 입자 크기일 수 있으며, 상기 100nm 보다 커도 무방하다. 예를 들어, 상기 금속 나노 분말은 입경은 5 내지 150nm일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하고, 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급한 후, 금속 와이어를 전기폭발시킴으로써, 표면이 내산화성이 큰 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 제조할 수 있다. 이러한 탄소 코팅은 동일한 반응 챔버 내에서 금속 나노 분말의 형성과 동시에 이루어질 수 있으므로, 금속 나노 분말의 산화를 근본적으로 방지할 수 있다. 이를 통해, 금속 나노 분말의 취급 안정성 및 보관 용이성을 확보할 수 있다. 아울러, 금속 나노 분말의 산화를 방지하기 위한 별도의 장치 내지는 후속 공정의 제거가 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 탄소 코팅된 금속 나노 분말의 제조를 실시예를 통하여 구체화하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
구리 와이어(직경 0.4mm, 길이 91mm)를 1.5bar의 아르곤/메탄 가스(20부피%)로 이루어진 혼합 가스 분위기에서 2초당 1회의 주기로 25kV의 펄스 전압을 인가하여 전기폭발시킴으로써, 탄소 코팅된 구리 금속 나노 분말을 제조하였으며, 그 주사전자현미경 사진을 도 1에, 그 투과전자현미경 사진을 도 2에 나타내었다. 이후, 상기 구리 금속 나노 분말을 공기중에서 10일 가량 방치한 후, 아르곤 가스 분위기하의 600℃에서 1시간동안 열처리하였으며, 상기 구리 금속 나노 분말 제조 직후 및 열처리후의 X선 회절도를 측정하여 도 3에 나타내었다.
실시예 2
구리-니켈(10%) 합금 와이어(직경 0.4mm, 길이 87mm)를 1.5bar의 아르곤/메탄 가스(20부피%)로 이루어진 혼합 가스 분위기에서 2초당 1회의 주기로 25kV의 펄스 전압을 인가하여 전기폭발시킴으로써, 탄소 코팅된 구리-니켈(10%) 합금 나노 분말을 제조하였으며, 그 주사전자현미경 사진을 도 6에, 그 투과전자현미경 사진을 도 7에 나타내었다.
비교예 1
아르곤 가스 단독 분위기에서 전기폭발시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 통해 구리 금속 나노 분말을 제조하였으며, 그 주사전자현미경 사진을 도 4에 나타내었다. 이후, 실시예 1과 동일한 과정을 통해 구리 금속 나노 분말을 열처리하였으며, 상기 구리 금속 나노 분말 제조 직후 및 열처리후의 X선 회절도를 측정하여 도 5에 나타내었다.
비교예 2
아르곤 가스 단독 분위기에서 전기폭발시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 과정을 통해 구리-니켈 합금 나노 분말을 제조하였으며, 그 주사전자현미경 사진을 도 8에 나타내었다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말(도 1 참조)은 그 입자 크기가 비교예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말(도 4 참조)에 비해 상당히 감소되었음을 알 수 있었다. 아울러, 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말은, 도 2에 도시된 바와 같이, 구리 금속 나노 분말 표면에 탄소층이 잘 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말은, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 제조 직후(As-pre) 뿐만 아니라 열처리(600℃) 후에도 전혀 산화물이 생성되지 않은, 즉, 순수한 단일상으로 존재함을 확인할 수 있었으며, 회절 피크의 선폭도 거의 변화하지 않았음을 알 수 있었다.
반면, 상기 비교예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말은, 도 5에 도시된 바와 같이, 그 제조 직후(As-pre)에는 산화물이 생성되지 않았지만, 열처리(600℃) 후에는 분말의 표면 산화층의 결정화로 인해 산화구리 상이 함께 존재하고 있었음을 확인할 수 있었다. 또한, 2θ 값이 대략 43˚인 주피크의 선폭이 크게 감소하였으며, 이를 통해 열처리후 분말들의 입자 크기가 증가되었음을 알 수 있었다.
한편, 상기 실시예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말(도 6 참조)은 그 입자 크기가 비교예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말(도 8 참조)에 비해 상당히 감소되었음을 알 수 있었다. 아울러, 실시예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말은, 도 7에 도시된 바와 같이, 분말 표면에 탄소층이 잘 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.
이상 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 2는 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말의 투과전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말의 제조 직후 및 열처리후의 X선 회절도이다.
도 4는 비교예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 비교예 1을 통해 제조된 구리 금속 나노 분말의 제조 직후 및 열처리후의 X선 회절도이다.
도 6은 실시예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말의 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 실시예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말의 투과전자현미경 사진이다.
도 8은 비교예 2를 통해 제조된 구리-니켈 합금 나노 분말의 주사전자현미경 사진이다.

Claims (15)

  1. 반응 챔버 내부로 불활성 가스 및 탄소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하는 단계;
    상기 반응 챔버 내부로 금속 와이어를 공급하는 단계; 및
    상기 공급된 금속 와이어를 전기폭발(Pulsed Wire Evaporation: PWE)시킴으로써, 표면이 탄소로 코팅된 금속 나노 분말을 형성하는 단계
    를 포함하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 분말을 포집하는 단계
    를 더 포함하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 헬륨, 네온, 아르곤 또는 질소 가스로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 함유 가스는 탄화수소 가스인 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄화수소 가스는 메탄, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄 또는 부틸렌 가스로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 가스 내 상기 탄소 함유 가스의 함량은 1 내지 80부피%인 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 가스의 공급은 0.5 내지 5bar의 압력하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속 와이어는 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 또는 은 금속 단독, 이들의 합금 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 와이어의 직경은 0.1 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전기폭발은 상기 금속 와이어에 N회(N은 자연수)의 펄스 전압을 인가함으로써 발생되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 펄스 전압은 0.5 내지 10초의 주기로 인가되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 펄스 전압은 10 내지 40kV인 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 제조 방법.
  13. 제1항에 의해 제조되고,
    금속코어부; 및
    상기 금속코어부의 표면에 1 내지 20nm의 두께를 갖도록 형성된 탄소층
    을 포함하는 금속 나노 분말.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속코어부는 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금 또는 은 금속 단독, 이들의 합금 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 금속 나노 분말의 입경은 5 내지 150nm인 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말.
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