KR101368984B1 - Boat tray for manufacturing carbon nano tube - Google Patents
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Abstract
기상증착법에 따라 탄소나노튜브를 제조하기 위해 반응로의 내부에 장착되며, 액상촉매전구체가 적재되는 베이스프레임; 및 원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서 상기 베이스프레임의 상방에 결합되어 베이스프레임을 덮으며, 기화된 액상촉매전구체가 베이스프레임에 대향되는 내측면에 응결되어 촉매씨드를 형성하도록 하는 기판;을 포함하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이가 소개된다.A base frame mounted inside the reactor to manufacture carbon nanotubes according to the vapor deposition method, in which a liquid catalyst precursor is loaded; And a cover having a polygonal cross-section having a circular, streamlined or a plurality of bent portions, coupled to an upper side of the base frame to cover the base frame, and the vaporized liquid catalyst precursor condensed on an inner surface of the base frame opposite to the catalyst seed. A boat tray for manufacturing carbon nanotubes is introduced.
Description
본 발명은 기상증착법에 따른 탄소나노튜브 제조장치에서, 액상촉매전구체를 사용하기 위해 반응로에 설치되는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이에 관한 것이다.
The present invention relates to a boat tray for manufacturing carbon nanotubes installed in a reactor for using a liquid catalyst precursor in a carbon nanotube manufacturing apparatus according to the vapor deposition method.
최근 연구개발의 성취로 나노탄소소재는 다양하고 유익한 물리적 및 화학적 특성을 가짐으로써 다양한 분야(일례로, 고분자 보강재 분야나 의약품분야나 에너지 저장분야 또는 고분자합성 촉매담지 분야)로 그 적용성을 확장하고 있는 신소재이다.Recent achievements in R & D have enabled nanocarbon materials to have a variety of beneficial physical and chemical properties, extending their applicability to various fields (for example, polymer reinforcement, pharmaceuticals, energy storage, or polymer catalyst support). It is a new material.
나노탄소소재를 적용한 기술로서 탄소나노섬유와 함께 탄소나노튜브가 있으며, 탄소나노튜브는 그 합성방식도 전기방전이나 레이저증착을 이용하거나 또는 플라즈마 화학기상증착이나 열화학 기상증착을 이용하거나 또는 기판의 사용이 없는 기상합성을 이용함과 같이 다양한 방법이 있다.As a technology applying nano carbon materials, there are carbon nanotubes along with carbon nanofibers. The carbon nanotubes can also be synthesized by electric discharge, laser deposition, plasma chemical vapor deposition, thermochemical vapor deposition, or substrate use. There are many ways to do this, such as using free weather synthesis.
상기와 같은 합성방식 중 기상증착을 이용하는 방식은 반응로에 가스를 주입한 상태에서 고온 및 고압분위기를 형성해 주입된 가스의 화학작용을 일으킴으로써, 극히 미세한 직경을 갖는 탄소나노튜브를 제조하게 된다.In the synthesis method as described above, a method using gaseous vapor deposition forms carbon nanotubes having extremely fine diameters by forming a high temperature and high pressure atmosphere in a state in which gas is injected into a reactor to cause chemical reaction of the injected gas.
선행기술문헌으로서 KR 10-2002-26663 A "탄소나노튜브 또는 탄소나노섬유 합성용 기상합성 장치 및이를 사용한 합성방법"에는 이러한 기상증착법에 관한 장치가 소개되고 있는데, 이러한 장치는 기상의 촉매와 기상의 탄소 소오스를 이용하여 보트(260)에서 탄소나노튜브를 성장시키고 수집기(250)에서 이를 수집하는 구조이다.As a prior art document, KR 10-2002-26663 A "Gas phase synthesis apparatus for synthesizing carbon nanotubes or carbon nanofibers and a synthesis method using the same", introduces a device for such a vapor deposition method. The carbon nanotubes are grown in a boat 260 using a gaseous carbon source and collected in the collector 250.
그러나, 종래의 이러한 탄소나노튜브의 제조방법은 탄소나노튜브 합성의 전 단계로서 수행되는 기상 촉매 제조 공정 및 탄소나노튜브의 합성 공정이 별개의 공정으로 진행되어 공정이 복잡하다는 단점이 있다. 따라서 이러한 문제로 인하여 대량생산에는 어느정도 한계가 있다고 할 수 있다.However, the conventional method for producing carbon nanotubes has a disadvantage in that the process of preparing a gas phase catalyst and a process of synthesizing carbon nanotubes, which are performed as a preliminary step of synthesizing carbon nanotubes, proceed in separate processes. Therefore, it can be said that there is a limit to mass production due to these problems.
또한, 그러한 방식으로 인하여 보트의 구조가 외부로 쉽게 인출하거나 탈거할 수 있는 구조가 아니어서 생산된 탄소나노튜브를 수집기에서 수집하는 수율에서도 불리한 구조였다.In addition, due to such a method, the structure of the boat is not a structure that can be easily pulled out or removed from the outside, which is disadvantageous in the yield of collecting the produced carbon nanotubes in the collector.
따라서, 이러한 기상 또는 고상 촉매를 이용하지 않고 신규의 액상촉매를 이용하는 탄소나노튜브 제조장치가 필요한 것이며, 그 액상촉매전구체를 이용한 탄소나노튜브 제조장치에 적용될 수 있는 착탈식의 보트트레이를 통하여 탄소나노튜브의 수확이 용이하고 수율을 향상시키며 대량 생산화가 가능하도록 할 필요가 있었다.
Therefore, there is a need for a carbon nanotube manufacturing apparatus using a novel liquid catalyst without using such a gas phase or a solid catalyst, and a carbon nanotube through a detachable boat tray applicable to a carbon nanotube manufacturing apparatus using the liquid catalyst precursor. It was necessary to facilitate the harvesting, improve the yield and enable mass production.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 액상촉매전구체를 이용한 기상증착식의 탄소나노튜브 제조장치에서, 착탈식으로 구성됨으로써 탄소나노튜브의 수확이 용이하고 수율을 향상시키며 대량 생산화가 가능하도록 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems, in the vapor deposition type carbon nanotube manufacturing apparatus using a liquid catalyst precursor, by being detachable, so as to facilitate harvesting of carbon nanotubes, improve yield and mass production. The purpose is to provide a boat tray for manufacturing carbon nanotubes.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이는, 기상증착법에 따라 탄소나노튜브를 제조하기 위해 반응로의 내부에 장착되며, 액상촉매전구체가 적재되는 베이스프레임; 및 원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서 상기 베이스프레임의 상방에 결합되어 베이스프레임을 덮으며, 기화된 액상촉매전구체가 베이스프레임에 대향되는 내측면에 응결되어 촉매씨드를 형성하도록 하는 기판;을 포함한다.Boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to the present invention for achieving the above object is, the base frame is mounted inside the reactor for producing carbon nanotubes according to the vapor phase deposition method, the liquid catalyst precursor is loaded; And a cover having a polygonal cross-section having a circular, streamlined or a plurality of bent portions, coupled to an upper side of the base frame to cover the base frame, and the vaporized liquid catalyst precursor condensed on an inner surface of the base frame opposite to the catalyst seed. It includes; a substrate to form a.
상기 베이스프레임은 길이방향으로 연장된 패널 형상이며, 상기 기판은 베이스프레임을 따라 길이방향으로 연장된 터널 형상일 수 있다.The base frame may have a panel shape extending in the longitudinal direction, and the substrate may have a tunnel shape extending in the longitudinal direction along the base frame.
상기 기판은 동일한 단면 형상을 가지고 사이즈가 축소되는 복수의 중첩기판부로 구성되고, 복수의 중첩기판부는 상기 베이스프레임의 상방을 사이즈 순으로 중첩적으로 덮으며, 내측에 위치되는 중첩기판부에는 복수의 연통홀이 형성되어 기화된 액상촉매전구체가 복수의 중첩기판부 내측면에 모두 촉매씨드를 형성할 수 있도록 한다.The substrate is composed of a plurality of overlapping substrate portions having the same cross-sectional shape and reduced in size, the plurality of overlapping substrate portions overlapping the upper part of the base frame in order of size, and a plurality of overlapping substrate portions located inside. Communication holes are formed to allow the vaporized liquid catalyst precursor to form catalyst seeds on both inner surfaces of the plurality of overlapping substrate portions.
상기 베이스프레임의 상면에는 복수의 중첩기판부 하단에 각각 대응되는 결합부가 형성되어 중첩기판부가 결합부에 안착됨으로써 베이스프레임과 안정적으로 결합/분리될 수 있다.Coupling portions corresponding to lower ends of the plurality of overlapping substrate portions are formed on the upper surface of the base frame, so that the overlapping substrate portion is seated on the coupling portion to be stably coupled / separated from the base frame.
상기 기판은 베이스프레임에 대향되는 내측면에 벌집구조가 형성되어 기화된 액상촉매전구체가 복수의 벌집 내부공간마다 모두 촉매씨드를 형성할 수 있다.The substrate has a honeycomb structure formed on the inner surface of the substrate facing the base frame so that the vaporized liquid catalyst precursor forms a catalyst seed for each of the plurality of honeycomb interior spaces.
상기 기판은 베이스프레임에 설치되며 원형, 유선형 또는 다각형의 단면을 가지고 복수의 결합홀이 형성된 격자식 거치대 및 거치대의 결합홀에 각각 삽입되며 벌집공간이 형성된 복수의 벌집부로 구성되고, 벌집부는 베이스프레임을 향해 개방된 벌집공간의 내측면에 탄소나노튜브가 성장하며 거치대의 결합홀을 통해 착탈이 가능할 수 있다.The substrate is installed in the base frame and has a circular, streamlined or polygonal cross section, each of which is formed into a lattice type cradle with a plurality of coupling holes and a plurality of honeycomb portions formed with a honeycomb space, respectively, and a honeycomb portion includes a base frame. Carbon nanotubes are grown on the inner side of the honeycomb space opened toward and may be detachable through the coupling holes of the cradle.
상기 베이스프레임의 전후방에는 보조프레임이 설치되어, 기판 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체가 보조프레임의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있다.Auxiliary frames are installed in front and rear of the base frame, and the vaporized liquid catalyst precursor flowing out of the substrate may form catalyst seeds on the upper surface of the auxiliary frame.
상기 기판은 베이스프레임에 슬라이딩식으로 결합되는 양 측벽부와 양 측벽부의 상단에 슬라이딩식으로 끼움 결합되는 판상의 천장부로 구성될 수 있다.The substrate may be composed of both side wall portions slidably coupled to the base frame and a plate-shaped ceiling portion slidably fitted to the top of both side wall portions.
상기 베이스프레임의 전후방에는 보조프레임이 설치되어 기판 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체가 보조프레임의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하고, 보조프레임에는 보조프레임을 덮는 보조기판부가 슬라이딩식으로 끼움 결합될 수 있다.
Auxiliary frames are installed in front and rear of the base frame to allow the vaporized liquid catalyst precursor leaked to the outside of the substrate to form catalyst seeds on the upper surface of the auxiliary frame, and the auxiliary substrate covering the auxiliary frame is slidably fitted in the auxiliary frame. Can be combined.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 탄소나노튜브 제조용 보트트레이에 따르면, 보트트레이가 착탈식으로 구성되며 하부의 베이스프레임을 효율적인 구조로 덮음으로써 탄소나노튜브의 수확이 용이하고 수율이 향상되며, 특히 액상촉매전구체를 통한 생산이 가능해져 공정이 빠르고 간단해진다.According to the boat tray for manufacturing carbon nanotubes having the structure as described above, the boat tray is detachable and the carbon nanotubes are easily harvested and the yield is improved by covering the lower base frame with an efficient structure, especially the liquid catalyst precursor. Production is possible, making the process quick and simple.
또한, 중첩식으로 구성되거나 벌집구조로 구성될 경우 단면적의 증대를 통해 많은 촉매씨드를 형성할 수 있어 제조 수율이 현저히 향상되는 장점이 있다.
In addition, when composed of a superposition type or a honeycomb structure can be formed a large number of catalyst seeds through the increase of the cross-sectional area has the advantage that the production yield is significantly improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이가 적용된 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 기판의 단면을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 단면도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 벌집부를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면.1 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus is applied to the boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing a cross section of the substrate of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes shown in FIG.
Figure 4 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes shown in FIG.
Figure 6 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a third embodiment of the present invention.
Figure 7 is a view showing a honeycomb portion of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes shown in FIG.
8 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a fourth embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이가 적용된 탄소나노튜브 제조장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a carbon nanotube manufacturing apparatus is applied to a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention to be.
본 발명의 탄소나노튜브 제조용 보트트레이가 적용되는 탄소나노튜브 제조방치를 먼저 설명하면, 도 1과 같이, 보트 트레이 추출장치(1)는 회전동력을 발생시켜주는 모터(2)와, 모터(2)의 회전력을 변환하여 직선 이동되는 이동기(3)와, 이동기(3)를 통해 탄소나노튜브를 합성하는 보트트레이(100,300)를 얹어 이동시켜주는 트레이안착판(6)과, 보트트레이에 트레이안착판(6)이 걸려지도록 트레이안착판(6)을 승하강 시켜주는 승하강리프터(7)로 구성된다.First, the carbon nanotube manufacturing method to which the boat tray for carbon nanotube manufacturing of the present invention is applied will be described first. As shown in FIG. 1, the boat tray extracting apparatus 1 includes a
상기 동력원(2)은 모터 대신 솔레노이드로 적용할 수도 있고, 이 경우 이동기(3)는 삭제될 수 있게 된다. 상기 이동기(3)는 회전을 직선이동으로 전환시키기 위해 모터(2)를 통해 회전되는 입력축(4)과, 이에 볼스크류 결합됨으로써 입력축(4)의 회전을 직선이동으로 전환시키는 출력축(5)으로 구성되지만, 트레이안착판(6)을 직선이동시키기 위해 다양하게 구성될 수 있다.The
상기 트레이안착판(6)은 보트트레이(30)를 안착상태를 안정적으로 유지할 수 있고 보트트레이를 걸어줄 수 있는 형상으로 이루어진다. 상기 승하강리프터(7)는 유압실린더나 공압실린더를 적용하여 구성되지만, 모터와 볼스크류를 이용해 구성될 수 있다.The
상기 보트 트레이 추출장치(1)는 탄소나노튜브 제조 장치와 함께 구성되며, 상기 탄소나노튜브 제조 장치는 가스 주입되는 챔버공간을 밀폐시켜주는 한쌍의 개폐도어(11a,11b)를 갖추고 고압 및 고온 분위기로 정밀 제어되는 반응로(10)와, 반응로(10)를 고압 및 고온 분위기로 만들어주도록 챔버공간을 가열하는 가열기(20)와, 반응로(10)의 챔버공간을 따라 설치되어진 한쌍의 가이드레일(12)과, 가이드레일(12)을 따라 반응로(10)의 챔버공간으로 위치되어 주입된 가스의 기상증착에 따라 탄소나노튜브를 합성하는 보트트레이(100,300)와, 반응로(10)의 챔버공간으로 가스를 주입 및 배출시키는 구동기(40)와, 탄소나노튜브를 합성을 위해 반응로(10)의 챔버공간의 분위기를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함해 구성된다.The boat tray extraction apparatus 1 is configured with a carbon nanotube manufacturing apparatus, and the carbon nanotube manufacturing apparatus is provided with a pair of opening and closing
반응로(10)에 설치된 한쌍의 개폐도어(11a,11b)는 기계적으로 자동 개폐될 수 있다. 본 실시예에서 상기 보트 트레이 추출장치(1)는 반응로(10)와 동일선상으로 위치되고, 바람직하게는 가스가 주입되는 반대쪽으로 위치된다. 한편, 탄소나노튜브 제조 장치를 이용한 탄소나노튜브 합성은, 반응로(10)의 작업 준비 -> 액상촉매전구체가 담긴 보트트레이(100,300)의 투입 -> 반응로(10)의 고온 및 고압 분위기 형성 -> 가스주입 및 탄소나노튜브 합성 -> 반응로(10)의 냉각 -> 보트트레이(30)의 인출 -> 반응로(10)의 새로운 작업 준비과정을 반복함으로써 수행되는 방식이지만, 상기와 같은 과정에서 보트 트레이 추출장치(1)가 이용됨으로써 반응로(10)의 냉각과 이어진 보트트레이의 인출 공정이 작업자의 위험 없이 빠르게 진행될 수 있게 된다.The pair of opening and closing
또한, 액상의 촉매전구체를 기화시키고 이를 다시 응결시켜 촉매씨드를 형성함으로써 별도의 기상 촉매를 제조하기 위한 공정이 생략될 수 있고, 촉매씨드로부터 탄소 소스를 공합하여 탄소나노튜브를 기판에서 생산하고 이를 쉽게 베이스프레임으로부터 분리할 수 있는바, 생산 효율과 수율이 모두 상승된다.
In addition, a process for preparing a separate gaseous catalyst may be omitted by vaporizing the liquid catalyst precursor and condensing it again to form a catalyst seed. The carbon nanotubes may be co-linked from the catalyst seed to produce carbon nanotubes on a substrate. It can be easily separated from the baseframe, increasing both production efficiency and yield.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 보트트레이는 기상증착법에 따라 탄소나노튜브를 제조하기 위해 반응로(10)의 내부에 장착되며, 액상촉매전구체(C)가 적재되는 베이스프레임(300); 및 원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서 상기 베이스프레임(300)의 상방에 결합되어 베이스프레임(300)을 덮으며, 기화된 액상촉매전구체(C)가 베이스프레임(300)에 대향되는 내측면에 응결되어 촉매씨드를 형성하도록 하는 기판(100);을 포함한다.2 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a first embodiment of the present invention, wherein the boat tray of the present invention is mounted inside the
베이스프레임(300)은 액상촉매전구체(C)를 담고 있으며 앞서 설명한 바와 같이 반응로에 적재 또는 인출된다. 그리고 기판(100)은 원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서 상기 베이스프레임(300)의 상방에 결합되어 베이스프레임(300)을 덮도록 한다. 그리고 기판(100)은 베이스프레임(300)으로부터 기화된 액상촉매전구체(C)가 베이스프레임(300)에 대향되는 내측면에 응결되어 촉매씨드를 형성하도록 하는 것이다. 반응로에는 탄소소스와 수증기가 투입되고, 기판(100)에 형성된 촉매씨드로부터 탄소나노튜브가 성장하게 되는 것이다.The
한편, 도시된 바와 같이 상기 베이스프레임(300)의 전후방에는 보조프레임(320)이 설치되어, 기판(100) 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체(C)가 보조프레임(320)의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있도록 한다. 보조프레임(320)에는 액상촉매전구체(C)가 담길 수도 있을 것이고, 담기지 않을 수도 있을 것이다. 이러한 보조프레임(320)에는 비록 기판(100)이 설치되지 않더라도, 기화된 액상촉매전구체(C)가 응결되며 보조프레임(320)의 상면에 촉매씨드를 형성하고 탄소나노튜브가 성장하며 적재될 수 있도록 한다. On the other hand, as shown, the
즉, 보조프레임(320)의 사용시 좀 더 효과적인 탄소나노튜브의 생상이 가능하고 수득율을 높일 수 있는 것이다.
That is, when the
도 3은 도 2에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 기판의 단면을 나타낸 도면으로서, 이러한 기판은 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 기판(100)은 원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서, 베이스프레임(300)은 길이방향으로 연장된 패널 형상이며, 상기 기판(100)은 베이스프레임(300)을 따라 길이방향으로 연장된 터널 형상이 되도록 한다. 베이스프레임(300)과 기판(100)의 결합된 형상은 마치 비닐하우스를 연상시킨다고 볼 수도 있다.
3 is a cross-sectional view of the substrate of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes shown in FIG. 2, and the substrate may be formed in various shapes.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 단면도이다. 제2실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 경우 상기 기판(100)은 동일한 단면 형상을 가지고 사이즈가 축소되는 복수의 중첩기판부(120)로 구성되고, 복수의 중첩기판부(120)는 상기 베이스프레임(300)의 상방을 사이즈 순으로 중첩적으로 덮으며, 내측에 위치되는 중첩기판부(140)에는 복수의 연통홀(142)이 형성되어 기화된 액상촉매전구체(C)가 복수의 중첩기판부(120) 내측면에 모두 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하는 것이다.Figure 4 is a view showing a carbon nanotube manufacturing boat tray according to a second embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view of the carbon nanotube manufacturing boat tray shown in FIG. In the case of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to the second embodiment, the
또한, 상기 베이스프레임(300)의 상면에는 복수의 중첩기판부(120) 하단에 각각 대응되는 결합부(340)가 형성되어 중첩기판부(120)가 결합부(340)에 안착됨으로써 베이스프레임(300)과 안정적으로 결합/분리되도록 할 수 있다.In addition, a
이러한 구조를 이용할 경우에는 먼저 베이스프레임(300)에 액상촉매전구체(C)를 담고 중첩기판부(120)를 베이스프레임(300)의 결합부(340)에 차례로 안착시키며 작은 사이즈에서 큰 사이즈 순으로 중첩기판부(120)를 베이스프레임에 결합시킨다. 이와 같이 구성할 경우 복수의 기판이 중첩된 형상으로서 각 중첩기판부(120)의 내측면에는 모두 촉매씨드가 형성되고 촉매씨드가 형성되는 표면적이 증대됨에 따라 탄소나노튜브의 수율이 현저히 향상되는 것이다. In the case of using such a structure, first, the liquid catalyst precursor (C) is contained in the
기화된 액상촉매전구체(C)와 탄소소스가스 및 수증기의 원활한 유통을 위해서는 내측에 위치되는 중첩기판부(140)에는 복수의 연통홀(142)이 형성되도록 함이 바람직하다.In order to smoothly distribute the vaporized liquid catalyst precursor (C) and the carbon source gas and the water vapor, the plurality of
이러한 구조에서는 또한, 탄소나노튜브의 성장 후 외측의 중첩기판부(120)부터 차례로 베이스프레임(300)과 분리함으로써 제조된 탄소나노튜브의 수확에도 편리할 것이다.In such a structure, it will also be convenient for harvesting carbon nanotubes manufactured by separating the
또한, 최내측에 위치한 중첩기판부(140)의 경우, 액상촉매전구체(C)가 바닥의 베이스프레임(300)으로부터 탄소나노튜브로 성장할 때 최내측의 중첩기판부(140)에 닿아 성장이 방해되고 연통홀(142)을 막아 액상촉매전구체(C)의 기화작용을 방해할 염려가 있기 때문에, 중첩기판부(140)의 사이즈에 따라 최초 적재되는 액상촉매전구체(C)의 양을 너무 많지 않게 적절히 조절할 필요가 있을 것이다. 또는 경우에 따라서는 결합되는 중첩기판부(140)의 사이즈나 개수를 달리하는 것도 가능하기 때문에 다양한 액상촉매전구체(C)의 적재량에 대응하는 것도 가능하게 된다.
In addition, in the case of the innermost overlapping
또한, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 탄소나노튜브 제조용 보트트레이의 벌집부를 나타낸 도면이다.In addition, Figure 6 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a third embodiment of the present invention, Figure 7 is a view showing a honeycomb portion of the boat tray for manufacturing carbon nanotubes shown in FIG.
제3실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이는, 상기 기판(100)은 베이스프레임(300)에 대향되는 내측면에 벌집구조가 형성되어 기화된 액상촉매전구체(C)가 복수의 벌집 내부공간마다 모두 촉매씨드를 형성할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 기판(100)은 베이스프레임(300)에 설치되며 원형, 유선형 또는 다각형의 단면을 가지고 복수의 결합홀이 형성된 격자식 거치대(160) 및 거치대(160)의 결합홀에 각각 삽입되며 벌집공간(182)이 형성된 복수의 벌집부(180)로 구성되고, 벌집부(180)는 베이스프레임(300)을 향해 개방된 벌집공간(182)의 내측면에 탄소나노튜브가 성장하며 거치대(160)의 결합홀(도면 미도시)을 통해 착탈이 가능하도록 한다.In the boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to the third embodiment, the
기판(100)의 경우 격자식의 거치대(160)와 거치대(160)의 결합홀에 각각 삽입되어 결합되는 벌집부(180)로 구성된다. 거치대(160)의 경우 창살과 같은 형식의 격자형 프레임 구조로 기판의 뼈대를 형성한다. 그리고 창살의 사이로 형성된 결합홀에는 각각 벌집부(180)가 삽입되어 결합홀을 막아주도록 한다. 벌집부(180)는 내부에 벌집공간(182)이 형성되고, 개방부가 베이스프레임(300) 측을 향하도록 함으로써 기화된 액상촉매전구체(CV)가 벌집공간(182)에서 촉매씨드를 형성하도록 한다. 즉, 이와 같이 구성함으로써 촉매씨드가 형성되는 표면적이 증대되고, 기화된 기상의 촉매전구체 및 탄소가스 그리고 수증기는 벌집공간(182)에서 머무르는 시간이 증대되어 좀 더 빠르게 탄소나노튜브를 형성할 수 있는 것이다. In the case of the
한편, 벌집부(180)는 단부에 걸림부(184)가 형성되어 거치대(160)의 결합홀에 삽입되되 걸리도록 하고, 추후 탄소나노튜브의 형성이 종료된 후에는 각각의 벌집부(180)가 독립적으로 거치대(160)로부터 분리될 수 있어 탄소나노튜브의 수확에도 유리한 구조라 할 수 있다.
On the other hand, the
한편, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 탄소나노튜브 제조용 보트트레이를 나타낸 도면으로서, 본 실시예의 기판(100)은 베이스프레임(300)에 슬라이딩식으로 결합되는 양 측벽부(191)와 양 측벽부(191)의 상단에 슬라이딩식으로 끼움 결합되는 판상의 천장부(193)로 구성될 수 있다. 이를 위하여 베이스프레임(300)의 양 측단부 상단에는 가이드홈이 형성되고, 그 가이드홈을 따라 양 측벽부(191)가 슬라이딩되며 끼워지도록 한다. 그리고, 양 측벽부(191)의 마주보는 내측면에는 상단에 가이드홈(192)이 형성되고, 그 가이드홈(192)을 따라 천장부(193)가 슬라이딩되어 끼워질 수 있도록 한다. 이러한 기판(100)은 측벽부(191)와 천장부(193)를 실리콘 재질의 평판 기판으로 형성할 수 있어 다양한 형상의 기판이 적용가능하고, 또한 그 조립과 해체가 용이하여 탄소나노튜브의 수거가 용이하다는 장점이 있다.On the other hand, Figure 8 is a view showing a boat tray for manufacturing carbon nanotubes according to a fourth embodiment of the present invention, the
또한, 상기 베이스프레임(300)의 전후방에는 보조프레임(320)이 설치되어 기판(100) 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체(C)가 보조프레임(320)의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하고, 보조프레임(320)에는 보조프레임(320)을 덮는 보조기판부(324)가 슬라이딩식으로 끼움 결합되도록 할 수 있다. 보조기판부(324)는 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 실리콘 재질의 천장과 그에 결합된 측벽으로 구성되어 보조프레임(320)의 가이드홈(322)에 슬라이딩식으로 끼워질 수 있다.
In addition, the
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 탄소나노튜브 제조용 보트트레이에 따르면, 보트트레이가 착탈식으로 구성되며 하부의 베이스프레임을 효율적인 구조로 덮음으로써 탄소나노튜브의 수확이 용이하고 수율이 향상되며, 특히 액상촉매전구체를 통한 생산이 가능해져 공정이 빠르고 간단해진다.According to the boat tray for manufacturing carbon nanotubes having the structure as described above, the boat tray is detachable and the carbon nanotubes are easily harvested and the yield is improved by covering the lower base frame with an efficient structure, especially the liquid catalyst precursor. Production is possible, making the process quick and simple.
또한, 중첩식으로 구성되거나 벌집구조로 구성될 경우 단면적의 증대를 통해 많은 촉매씨드를 형성할 수 있어 제조 수율이 현저히 향상되는 장점이 있다.
In addition, when composed of a superposition type or a honeycomb structure can be formed a large number of catalyst seeds through the increase of the cross-sectional area has the advantage that the production yield is significantly improved.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
100 : 기판 120 : 중첩기판부
142 : 연통홀 160 : 거치대
180 : 벌집부 300 : 베이스프레임
320 : 보조프레임100: substrate 120: overlapping substrate
142: communication hole 160: holder
180: honeycomb 300: base frame
320: auxiliary frame
Claims (9)
원형, 유선형 또는 복수의 절곡부로 된 다각형 형상의 단면을 갖는 덮개로서 상기 베이스프레임(300)의 상방에 결합되어 베이스프레임(300)을 덮으며, 기화된 액상촉매전구체(C)가 베이스프레임(300)에 대향되는 내측면에 응결되어 촉매씨드를 형성하도록 하는 기판(100);을 포함하고,
상기 베이스프레임(300)은 길이방향으로 연장된 패널 형상이며, 상기 기판(100)은 베이스프레임(300)을 따라 길이방향으로 연장된 터널 형상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.A base frame 300 mounted inside the reactor 10 to manufacture carbon nanotubes according to the vapor deposition method, in which a liquid catalyst precursor C is loaded; And
A cover having a polygonal cross section of a circular, streamlined or a plurality of bent portions, coupled to an upper portion of the base frame 300 to cover the base frame 300, and the vaporized liquid catalyst precursor C is the base frame 300. It includes; a substrate 100 to condense on the inner surface opposite to) to form a catalyst seed,
The base frame 300 is a panel shape extending in the longitudinal direction, the substrate 100 is a boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that the tunnel shape extending in the longitudinal direction along the base frame (300).
상기 기판(100)은 동일한 단면 형상을 가지고 사이즈가 축소되는 복수의 중첩기판부(120)로 구성되고, 복수의 중첩기판부(120)는 상기 베이스프레임(300)의 상방을 사이즈 순으로 중첩적으로 덮으며, 내측에 위치되는 중첩기판부(140)에는 복수의 연통홀(142)이 형성되어 기화된 액상촉매전구체(C)가 복수의 중첩기판부(120) 내측면에 모두 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method according to claim 1,
The substrate 100 is composed of a plurality of overlapping substrate portions 120 having the same cross-sectional shape and reduced in size, and the plurality of overlapping substrate portions 120 overlap the upper portion of the base frame 300 in order of size. A plurality of communication holes 142 are formed in the overlapping substrate part 140 positioned inside, and the vaporized liquid catalyst precursor C forms catalyst seeds on both inner surfaces of the plurality of overlapping substrate parts 120. A boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that it is possible to do so.
상기 베이스프레임(300)의 상면에는 복수의 중첩기판부(120) 하단에 각각 대응되는 결합부(340)가 형성되어 중첩기판부(120)가 결합부(340)에 안착됨으로써 베이스프레임(300)과 안정적으로 결합/분리되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method of claim 3,
Coupling portions 340 corresponding to lower ends of the plurality of overlapping substrate parts 120 are formed on the upper surface of the base frame 300, and thus, the overlapping substrate part 120 is seated on the coupling part 340. Boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that the stably coupled / separated.
상기 기판(100)은 베이스프레임(300)에 대향되는 내측면에 벌집구조가 형성되어 기화된 액상촉매전구체(C)가 복수의 벌집 내부공간마다 모두 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method according to claim 1,
The substrate 100 is a honeycomb structure is formed on the inner surface facing the base frame 300 so that the vaporized liquid catalyst precursor (C) to form a catalyst seed for each of the plurality of honeycomb interior spaces Boat tray for manufacturing carbon nanotubes.
상기 기판(100)은 베이스프레임(300)에 설치되며 원형, 유선형 또는 다각형의 단면을 가지고 복수의 결합홀이 형성된 격자식 거치대(160) 및 거치대(160)의 결합홀에 각각 삽입되며 벌집공간(182)이 형성된 복수의 벌집부(180)로 구성되고, 벌집부(180)는 베이스프레임(300)을 향해 개방된 벌집공간(182)의 내측면에 탄소나노튜브가 성장하며 거치대(160)의 결합홀을 통해 착탈이 가능한 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method of claim 5,
The substrate 100 is installed in the base frame 300 and has a circular, streamlined or polygonal cross section and is inserted into the coupling holes of the grid holder 160 and the holder 160 having a plurality of coupling holes, respectively. 182 is formed of a plurality of honeycomb portion 180, the honeycomb portion 180 is carbon nanotubes are grown on the inner surface of the honeycomb space 182 opened toward the base frame 300, the cradle 160 Boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that detachable through the coupling hole.
상기 베이스프레임(300)의 전후방에는 보조프레임(320)이 설치되어, 기판(100) 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체(C)가 보조프레임(320)의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method according to claim 1,
Auxiliary frame 320 is installed in front and rear of the base frame 300 so that the vaporized liquid catalyst precursor (C) leaked to the outside of the substrate 100 can form a catalyst seed on the upper surface of the auxiliary frame 320. Boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that.
상기 기판(100)은 베이스프레임(300)에 슬라이딩식으로 결합되는 양 측벽부(191)와 양 측벽부(191)의 상단에 슬라이딩식으로 끼움 결합되는 판상의 천장부(193)로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method according to claim 1,
The substrate 100 is composed of both side wall portions 191 slidably coupled to the base frame 300 and a plate-shaped ceiling portion 193 slidably fitted to the top of both side wall portions 191. Boat tray for manufacturing carbon nanotubes.
상기 베이스프레임(300)의 전후방에는 보조프레임(320)이 설치되어 기판(100) 외부로 유출된 기화된 액상촉매전구체(C)가 보조프레임(320)의 상면에서도 촉매씨드를 형성할 수 있도록 하고, 보조프레임(320)에는 보조프레임(320)을 덮는 보조기판부(324)가 슬라이딩식으로 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 제조용 보트트레이.The method according to claim 8,
Auxiliary frame 320 is installed in front and rear of the base frame 300 so that the vaporized liquid catalyst precursor C leaked to the outside of the substrate 100 can form catalyst seeds on the upper surface of the auxiliary frame 320. , The auxiliary frame 320 is a boat tray for manufacturing carbon nanotubes, characterized in that the auxiliary substrate 324 covering the auxiliary frame 320 is fitted by sliding.
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