KR101297971B1 - 전기영동법을 이용한 탄소섬유 개질방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기영동법을 이용한 탄소섬유 개질방법에 관한 것으로, 직경이 0.5 ~ 450나노미터인 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 용액에 분산시키는 단계, 직경이 0.5마이크로미터 이상인 탄소섬유 및 탄소튜브를 전극에 연결하는 단계 및 전기영동법을 이용하여 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 탄소섬유 및 탄소튜브에 도입하는 단계를 포함하여, 크기가 서로 다른 탄소 물질을 전기 영동법으로 혼성하여 기존 물질보다 넓은 계면적과 계면 전단 응력을 가지는 것은 물론 보다 향상된 전기 전도도를 가지는 탄소 충전제를 제조함으로써, 낮은 제조단가와 친환경적인 공정으로 기존의 물질보다 뛰어난 기계적 강도와 전기 전도도를 가지는 탄소 물질 및 이를 이용한 복합재료 제작을 가능하도록 하는 탄소섬유의 개질방법에 관한 것이다.
탄소복합재료, 섬유강화복합재료, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 전기영동법

Description

전기영동법을 이용한 탄소섬유 개질방법{METOHD OF MODIFICATING CAROBN FIBER USING ELECTROPHORESIS}
본 발명은 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브의 개질방법에 관한 것으로, 전기영동법을 이용하여 나노수준의 직경을 가진 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 마이크로미터수준의 직경을 가진 탄소섬유 및 탄소튜브의 표면에 도입하여 표면을 개질하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 섬유 강화 복합재료에서 섬유와 매트릭스간의 계면은 복합재의 최종물성에 큰 영향을 미치므로, 복합화할 때 이들 재료간의 계면특성의 검토는 매우 중요하다. 실제로 계면특성은 복합재료의 기계적 성질에 미치므로 설계시 요구되는 재료의 성능에 따라 적절히 제어할 필요성이 있다. 섬유-수지간의 계면강도는 주로 섬유의 표면처리, 섬유 또는 매트릭스 수지의 선택 등에 의해서 제어가 가능하다. 그렇기 때문에 섬유의 표면을 습식이나 건식처리를 하거나, 유/무기 충전제를 첨가하여 복합체의 물리적, 화학적 물성을 향상시키려는 연구들이 활발히 이루어지고 있다.
특히 최근에는 탄소섬유표면에 우수한 물성을 지닌 탄소나노튜브를 성장시켜 섬유의 표면적을 넓히는 연구가 많이 진행되고 있다(WO8707559). 그러나 탄소나노튜브를 성장시키기 위해서는 약 600~1100℃의 높은 온도에서 실시되는데 이러한 환경은 탄소섬유 자체에 손상을 줄 수 있다. 또한 Thostenson 등은 탄소나노튜브가 분산된 고분자를 용융방사(melt spinning)의 방법으로 뽑아내었다(US7285591). 하지만 이러한 방법은 공정단가가 비싸고 공정조건의 정밀한 조절이 어렵기 때문에 상업적으로 이용되기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기영동법을 이용하여 쉽고 간단한 방법으로 탄소섬유 표면에 효과적으로 탄소나노튜브를 도입시켜, 수용액 내에서 약간의 전류로 손쉽게 흡착되도록 하여 각종 공업적인 응용이 가능한 탄소섬유의 개질방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 저가의 비용과 친환경 공정으로 향상된 기계적 전기적 성질을 가지는 탄소 물질을 제조하고, 이를 도입한 복합재료의 기계적 전기적 성질의 향상을 도모하는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로, 직경이 0.5 ~ 450나노미터인 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 용액에 분산시키는 단계; 직경이 0.5마이크로미터 이상인 탄소섬유 및 탄소튜브를 전극에 연결하는 단계; 및 전기영동법을 이용하여 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 탄소섬유 및 탄소튜브에 도입하는 단계를 포함하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법을 제공한다.
또한, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 산처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산처리는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 브롬산(HBr), 불산(HF), 술폰계산 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 초음파를 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 계면활성제를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브는 1 ~ 100,000ppm의 농도로 물에 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소섬유 및 탄소튜브에 유기용제처리를 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄소섬유 및 탄소튜브에 유기용제를 처리한 후, 산처리하여 표면을 음전하로 대전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산처리는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 브롬산(HBr), 불산(HF), 술폰계산 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기영동시 금속 전극 또는 무기질 전극을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 전극은 구리, 금, 은, 팔라듐, 니켈, 코발트, 백금, 카드뮴 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무기질 전극은 주석도핑산화인듐(ITO) 또는 불소도핑산화주석(FTO)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기영동시 전압 0.3 ~ 100V에서 10초 ~ 100시간 이내에 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명 전기영동법을 이용한 탄소섬유 및 탄소튜브의 개질방법에 의하면, 저가의 비용과 환경친화적인 공정으로 계면의 접촉면적이 넓은 탄소 충전제를 제작할 수 있으며, 이 충전제로 제작된 복합재료에 의해 계면의 전단 응력이 향상되어 기계적 강도가 월등히 향상됨은 물론 복합재료의 전기전도도 또한 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 마이크로미터 수준의 직경의 탄소섬유 및 탄소튜브(이하, '탄소섬유'라 칭함)에 나노미터 수준의 직경의 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브(이하, '탄소나노섬유'라 칭함)를 도입하는데 있어, 전기영동을 사용하여 탄소섬유를 음극 또는 양극으로 하여 탄소섬유의 표면을 개질하는 방법에 관한 발명이다.
본 발명에서 나노미터 수준의 직경을 가지는 탄소나노섬유는 제조 방법 및 원료에 관계없이, 또한 튜브의 경우 벽의 개수에 관계 없이 직경이 0.5 ~ 450나노미터임을 특징으로 하는데, 직경이 0.5나노미터 미만인 경우 양산성이 없어 이므로 바람직하지 못하며, 450나노미터를 초과하는 경우 나노구조를 유지하기 아려워 바람직하지 못하다.
본 발명에서는 탄소나노섬유를 분산시키기 위하여 여러가지 방법을 사용할 수 있는데, 그 중 산처리, 초음파처리 또는 계면활성제 처리 등의 방법이 있고, 이 들 방법을 중복하여 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 탄소나노섬유를 분산시키기 위하여 산처리시 사용하는 산의 종류로는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 브롬산(HBr), 불산(HF) 및 술폰계 산 및 이 중 둘 혹은 그 이상의 조합으로 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 탄소나노섬유를 분산시키기 위하여 초음파 처리를 할 수 있으며, 상기의 산처리와 초음파 처리를 동시에 진행할 수 있다.
본 발명에서 탄소나노섬유 및 나노튜브를 분산시키기 위하여 사용하는 계면활성제의 경우, 사용할 수 있는 계면활성제로는 음이온을 가지는 sodium dodecyl sulfate (SDS), ammonium lauryl sulfate와 기타 alkyl sulfate염, sodium laureth sulfate, alkyl benzene sulfonate와 지방산염과, 양이온을 가지는 cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) 및 기타 alkyltrimethylammonium 염, cetylpyridinium chloride (CPC), polyethoxylated tallow amine (POEA), benzalkonium chloride (BAC), Benzethonium chloride (BZT), 양쪽성인 dodecyl betaine, dodecyl dimethylamine oxide, cocamidopropyl betaine, coco ampho glycinate, 이온성이 아닌 alkyl poly(ethylene oxide), Poloxamers or Poloxamines 로도 불리는 poly(ethylene oxide)과 poly(propylene oxide)의 공중합체, octyl glucoside와 decyl maltoside를 포함하는 alkyl polyglucosides, cetyl alcohol과 oleyl alcohol을 포함하는 지방성 알코올, Cocamide MEA, cocamide DEA, cocamide TEA를 사용할 수 있다.
본 발명에서 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브는 물에 분산되어 있음을 특징으로 하며 그 농도는 1~100000ppm로 함을 특징으로 한다. 농도가 1ppm미만인 경우 수율이 떨어져 바람직하지 못하며, 100000ppm을 초과하는 경우 용액의 점도상승으로 바람직하지 못하다.
본 발명에서는 직경이 마이크로미터 수준인 탄소섬유는 원재료 및 제조 방법에 제한 없이 사용될 수 있으며, 직경이 0.5마이크로미터 이상임을 특징으로 한다. 0.5마이크로미터 미만인 경우 양산성이 없어 바람직하지 못하다.
본 발명에서 전기영동법의 도입은 상업적으로 판매되고 있는 탄소섬유에 사용될 수 있으며, 이 경우 탄소섬유 표면의 고분자와 불순물 등을 제거하고 반응성을 증가시키기 위해 유기용제로 처리할 수 있다. 이 때 사용할 수 있는 유기용제로는 dichloromethane, chloroform, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, chloropropane, dichloropropane, dichloroethylene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene, dichlorotoluene, bromomethane, dibromomethane, tribromomethane, bromopropane, dibromopropane, dibromoethylene, tribromoethylene 등을 사용할 수 있으며, 이 중 dichloromethane이나 chloroform 을 쓰는 것이 바람직하다. 상기 본 발명에서 상업적으로 판매되고 있는 탄소섬유 및 탄소튜브를 사용할 경우 유기 용제를 처리한 후 표면을 플라즈마 처리 또는 산처리를 하여 표면에 양전하 또는 음전하를 띄게 할 수 있다. 이 때 사용할 수 있는 플라즈마는 고온 또는 저온 플라즈마를 사용할 수 있으며, 사용할 수 있는 산의 종류로는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 브롬산(HBr), 불산(HF) 및 술폰계 산 및 이 중 둘 혹은 그 이상의 조합으로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상업적으로 판매되고 있는 탄소섬유를 사용할 경우 유기 용제를 처리한 후 표면에 음전하를 띄게 하기 위해 산처리를 할 수 있다. 이 때 사용할 수 있는 산의 종류로는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 브롬산(HBr), 불산(HF) 및 술폰계 산 및 이 중 둘 혹은 그 이상의 조합으로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 전기영동법을 사용할 때 전극으로는 직경이 마이크로미터 크기인 탄소섬유 및 탄소튜브를 사용하고, 이와 전도체로 연결된 다른 한쪽 극은 금속 및 무기질 전극을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이 때 사용할 수 있는 금속 전극으로는 구리, 금, 은, 팔라듐, 니켈, 코발트, 백금, 니켈, 카드뮴 등의 금속 전극 및 이 중 하나가 포함된 합금으로 이루어진 금속 전극을 사용할 수 있고, 무기질 전극으로는 주석도핑산화인듐(ITO) 및 불소도핑산화주석(FTO)를 사용할 수 있으며, 경우에 따라 이를 조합하여 사용할 수 있다. 전극의 양극과 음극은 사용하는 물질 의 대전된 상태에 따라 달리 사용할 수 있다. 직경이 마이크로미터 수준인 탄소섬유 및 탄소튜브의 표면을 음전하로 개질할 경우 이를 음극에 연결하며 이에 도입되는 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브의 표면은 양전하를 띄게 하고, 직경이 마이크로미터 수준인 탄소섬유 및 탄소튜브의 표면을 양전하로 개질할 경우 이를 양극에 연결하고 이에 도입되는 탄노나노섬유 및 탄소나노튜브의 표면은 음전하로 개질하여 전기영동법을 도입한다.
본 발명에서 전기영동법의 도입은 상업적으로 판매되고 있는 탄소섬유 및 튜브의 표면을 개질하기 위한 단독 공정으로 진행하거나 기존의 탄소섬유 및 탄소튜브의 제조 공정 중의 단위 공정으로 추가할 수 있다. 이 때 그 형태는 도 1과 같이 전기영동이 이루어지는 부분과 건조가 이루어지는 부분의 단위 공정으로 이루어질 수 있다. 그러나 그 형태는 도1의 형태로 제한되는 것이 아니며, 배치 공정 또는 연속 공정으로 진행될 수 있고 여러 가지 다른 형태들로 변형이 가능하다.
본 발명에 따른 탄소 물질의 제조 방법 및 이를 이용한 복합재료의 제조 방법은 나노미터 수준의 직경을 가지는 탄소섬유 및 튜브를 용액에 분산시키는 단계; 마이크로미터 수준의 직경을 가지는 탄소섬유 및 탄소튜브를 전극에 연결하는 단계; 전기영동법을 이용하여 나노미터 수준의 직경을 가지는 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 마이크로미터 수준의 직경을 가지는 탄소섬유 및 탄소튜브에 도입하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다. 인가되는 전압, 증착시간, 전극간의 간격 등의 다양한 변수에 따른 섬유 표면 형태를 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 통해 관찰하였다. 탐침법, single fiber microbonding test를 이용하여 탄소나노튜브(CNT)로 개질된 탄소섬유의 물성을 분석하였다.
이하 본 발명을 실시예들에 의해 구체적으로 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며 본 발명의 범위가 하기의 실시예들에 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
탄소섬유의 준비
탄소섬유는 토우형태의 PAN계 탄소섬유 필라멘트(12K filament, Mitsubishi Rayon, Japan)를 사용하였다. 직경은 약 7㎛이며, 상업적으로 사이징 처리가 되어 있는 상태로 사용하였다. 탄소섬유의 디사이징 처리를 통하여 표면의 고분자 및 불순물을 제거한 후 사용하였다. 디사이징 처리는 반응기 내에 탄소섬유와 dichloromethane을 넣고 3일간 50 ℃에서 reflux를 시켜 실행하였다. 그 후 탄소섬유를 여러 번 세척하고 진공 오븐에서 24시간 동안 건조시켰다. 디사이징 처리를 거친 섬유의 표면에 음전하를 띄게 하기 위해서 산처리를 통해 표면 개질하였다. HNO3용액에서 2시간 동안 reflux시켰으며, 산처리 후 잔류 산성용액의 제거를 위해 탈이온수로 여러 번 세척하였고, 그 후 24시간 동안 건조시켰다.
탄소나노튜브의 준비
탄소나노튜브는 화학기상증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD)법으로 제조된 다중벽탄소나노튜브(MWNT) (Hanyang Univ., purity > 95%)를 사용하였다. 실험에 사용된 다중벽탄소나노튜브(MWNT)는 10~30 nm의 직경분포와 10~50 ㎛의 길이분포를 가지며, 95 % 이상의 탄소를 함유하고 있다. 산과 초음파의 기계적 힘을 동시에 행하여 용이한 분산을 유도하였고, 이 때 사용한 산은 HNO3와 H2SO4의 1:3의 비율의 혼합용액을 사용하였다. 산처리 후 잔류 산성용액의 제거를 위하여 pH 7까지 용액을 2~3 MΩ의 탈이온수를 사용하여 세척하였다. 이후 세척한 다중벽탄소나노튜브(MWNT)를 필터(ALBET, 0.2 ㎛, Cellulose acetate)를 이용하여 회수한 후 72 시간 동안 동결건조를 하였다.
다중벽탄소나노튜브(MWNT)의 표면의 전기적 성질을 바꾸고 분산성을 향상시키기 위해 양이온성 계면활성제인 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)을 사용하였다. 실험은 100ml의 탈이온수에 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)를 첨가하여 30분 동안 200rpm으로 교반시켰다. 이후 2시간 동안 산처리 과정을 거친 다중벽탄소나노튜브(MWNT)를 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)가 녹아 있는 수용액에 첨가한 후 상온에서 4시간　동안 초음파　처리를 하여 양전하를 띄는 다중벽탄소나노튜브(MWNT)용액을 제조하였다
전기영동은 외부 직류전원으로부터 구리 필름을 통해 전하가 탄소섬유로 흘러 들어갈 수 있도록 제조하였으며 이를 도 2에 도식적으로 나타내었다.
탄소섬유가 음극(cathode)으로서 역할을 하고, 양극(anode)으로는 30 ㎛ 두께의 구리 필름을 사용하였다. 구리필름은 바닥을 가진 원통의 형태로 제작하였고 전처리된 탄소섬유는 15 cm의 길이로 잘라 그 끝부분은 바닥에 고정시킨 채 구리필름의 정가운데 부분에 적절하게 위치시켜 사용하였다. 탄소섬유와 구리 원통 사이의 수평 거리는 2cm로 유지시켰다. 안정된 전압은 Protek DC power supply 3003B를 사용하여 공급하였고 10~20V의 전압을 가하였다. 전기영동 후, 탄소섬유를 탈이온수로 여러 번 세척하고 상온에서 24시간 동안 건조시켰다.
비교예1
탄소섬유는 토우형태의 PAN계 탄소섬유 필라멘트(12K filament, Mitsubishi Rayon, Japan)를 사용하였다. 직경은 약 7㎛이며 상업적으로 사이징 처리가 되어 있는 상태로 공급받았다. 탄소섬유의 디사이징 처리를 통하여 표면의 고분자 및 불순물을 제거한 후 사용하였다. 디사이징 처리는 반응기 내에 탄소섬유와 dichloromethane을 넣고 3일간 50 ℃에서 reflux를 시켜 실행하였다. 그 후 탄소섬유를 여러 번 세척하고 진공 오븐에서 24시간 동안 건조시켰다. 디사이징 처리를 거친 섬유의 표면에 음전하를 띄게 만들어 주기 위해서 산처리를 통해 표면을 개질 하였다. HNO3 용액에서 2시간 동안 reflux시켰으며 산처리 후 잔류 산성용액의 제거를 위해 탈이온수로 여러 번 세척하였고 그 후 24시간 동안 건조시켰다.
실시예 및 비교예의 방법에 따라 제작된 탄소섬유 시료의 전자현미경 이미지를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 a, b, c는 10V의 전압을 가했을 때에 각각 5분, 15분, 30분이 경과했을 때의 표면 형태이며, d, e는 20V의 전압을 가했을 때에 각각 3분, 5분이 경화했을 때의 표면 형태이고, f는 전기영동법의 도입 없이 72시간 후의 표면 형태이다.
실험예
상기 실시예 및 비교예의 방법으로 제작된 탄소섬유의 계면강도 및 전기전도도를 측정하기 위하여 하기 방법의 실험을 시행하였다.
계면강도는 섬유와 매트릭스간의 전단강도를 평가하는데 매우 유용한 분석방법으로 알려져 있는 Single fiber microbonding test를 이용하여 계면강도를 측정하였다. microbonding실험은 UTM Instron 4476을 사용하였고, 시편은 실시예 및 비교예의 방법으로 제작한 탄소섬유에 섬유 묻힘 길이가 약 120㎛의 resin droplet을 성형시켰다. 이때 사용한 resin은 열경화성 수지인 unsaturated polyester이며 80℃에서 12시간 동안 경화 시켜 완전한 microdroplet을 형성시켰다. 섬유상에 형성된 resin droplet을 micro-vise에 고정시키고 섬유축 방항으로 하중을 가하여 섬 유-매트릭스 계면에 전단 하중을 발생시켜 강도를 측정하는 방법을 사용했다. 인장 속도는 2mm/min으로 행하였다.
실시예 및 비교예의 방법에 따라 제조된 탄소섬유의 전기전도도는 전극과 시료와의 접촉저항을 제거하기 위하여 ASTM D991-89에 따른 4 탐침법을 이용하여 측정하였다. 측정방식은 바깥 쪽의 두 탐침에 일정한 전류를 걸어주었을 때, 이로 인해 생기는 전압차를 안쪽의 두 탐침에서 측정하는 것이다. 전류와 전압은 각각 KEITHLEY사의 6220 precision current source 와 2182A nanovoltmeter를 이용하여 측정하였으며 측정 시에 source 전류는 1mA를 기준으로 하였으며 2mA, 3mA, 4mA, 5mA의 source전류로 하여 측정된 전압차와 비교하였다. 전기적 특성은 시편당 5회 실시하였으며 5시편에 대한 시험결과의 평균값으로 하였다.
실시예와 비교예에 따라 제작된 시료를 실험예에 따라 계면강도 및 전기전도도를 분석하였으며, 그 결과를 도 4와 도 5에 나타내었다.
도 4에 따르면 microbonding 결과 전기영동법으로 탄소나노튜브를 도입한 탄소섬유의 경우(48MPa)가 그렇지 않은 것(34MPa)과 비교했을 때 전단강도가 약 41 % 증가했음을 알 수 있다. 이러한 향상은 매끈한 탄소섬유 표면에 균일하게 도입된 탄소나노튜브들이 섬유의 표면적을 넓히는 효과를 주고 표면을 거칠게 만들어 수지와의 접촉면적을 증가시키기 때문이다. 또한 도 5에 따르면 전기영동으로 다중벽탄소나노튜브(MWNT)로 표면개질된 탄소섬유의 경우 섬유의 전기전도도가 약 100% 증 가함을 확인할 수 있는데, 이는 우수한 전도성을 가지는 탄소나노튜브가 탄소섬유 표면에 도입됨으로써 섬유의 전도도가 향상되기 때문이다.
도 1은 전기영동법을 이용한 탄소섬유의 개질 및 제조 단위 공정의 개략도,
도 2는 본 발명의 원리를 간단하게 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 탄소섬유의 표면 형태를 공정변수의 변화에 따라 관찰한 FE-SEM 이미지,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 탄소섬유 및 비교예에 따라 제작된 탄소섬유의 계면 강도를 측정한 그래프,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 탄소섬유 및 비교예에 따라 제작된 탄소섬유의 전기전도도를 측정한 그래프이다.

Claims (13)

  1. 직경이 0.5 ~ 450나노미터인 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 1 ~ 100,000ppm의 농도로 물에 분산시키는 단계;
    직경이 0.5마이크로미터 이상인 탄소섬유 및 탄소튜브를 전극에 연결하는 단계; 및
    전기영동법을 이용하여 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 탄소섬유 및 탄소튜브에 도입하는 단계
    를 포함하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 산처리하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 산처리시 사용하는 산의 종류는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 브롬산(HBr), 불산(HF) 및 술폰계산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 초음파를 조사하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 계면활성제를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소섬유 및 탄소튜브에 유기용제처리를 하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 탄소섬유 및 탄소튜브에 유기용제를 처리한 후, 산처리하여 표면을 음전하로 대전시키는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 산처리시 사용하는 산의 종류는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 브롬산(HBr), 불산(HF) 및 술폰계산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전기영동법 이용시 금속 전극 또는 무기질 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 금속 전극은 구리, 금, 은, 팔라듐, 니켈, 코발트, 백금, 카드뮴 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 무기질 전극은 주석도핑산화인듐(ITO) 또는 불소도핑산화주석(FTO)인 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전기영동법 이용시 전압 0.3 ~ 100V에서 10초 ~ 100시간 이내에 행하는 것을 특징으로 하는 전기영동을 이용한 탄소섬유 개질방법.
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