KR101467993B1 - Graphene―magnetic metal composite for absorbing electromagnetic wave and the preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자파 흡수를 위한 그래핀―자성금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 환원된 그래핀 옥사이드(Reduced Graphene Oxide, RGO) 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 전자파 흡수를 위한 그래핀―자성금속 복합체는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 나노스케일의 판상구조인 자성금속입자를 결합시킴으로서 저주파수에서 높은 주파수까지의 넓은 광대역에서 투자율을 유지할 수 있으며, 그래핀과의 하이브리드화를 통해 유전율을 제어할 수 있기 때문에 우수한 전자파 흡수능을 나타낼 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a graphene-magnetic metal composite having a structure in which plate-like crystalline magnetic metal particles are bonded to the surface of reduced graphene oxide (RGO) Magnetic metal complex and a method of manufacturing the same. The graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to the present invention can maintain the magnetic permeability at a wide broad band from low to high frequency by bonding magnetic metal particles having a nanoscale plate structure on the reduced graphene oxide surface. Since the permittivity can be controlled through hybridization with the pin, it has an effect of exhibiting excellent electromagnetic wave absorbing ability.
Description
본 발명은 전자파 흡수를 위한 그래핀―자성금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption and a method of manufacturing the same.
최근 전기전자기기와 차세대 정보통신기기의 발전에 따라 회로의 동작 주파수가 ~ ㎓ 단위의 고주파 대역으로 증가하고, 전기전자기기가 다기능 소형화되는 추세를 나타내고 있다. 이러한 전기전자기기들은 전자파 간섭 및 노이즈 발생에 따른 오작동 및 신호품질의 저하와, 전자파 방출로 인한 인체 유해성 및 전자파 공해의 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이때, 이러한 전자파 방출로 인한 문제를 방지하기 위하여, 전자파 차폐재가 사용되고 있으나, 현재 사용되고 있는 전자파 차폐재의 경우 차폐재로부터 발생되는 전자파 반사로 인한 2차 간섭이나, 근접 신호선 간의 커플링으로 인한 전자파 간섭으로 인하여 신호품질 저하문제가 발생하는 문제가 있다. 이에 따라, 상기의 전자파 차폐재로부터의 전자파 반사로 인한 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 자성소재를 사용하여 전자파를 흡수하는 개념의 기술 개발이 활발히 진행되고 있으며, 특히, 다양한 주파수 대역에서 사용되고 있는 전자부품에 공히 적용되기 위해서 전자파 흡수소재의 광대역화가 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.
Recently, as the electric and electronic devices and the next generation information communication devices have been developed, the operating frequency of the circuit has increased to a high frequency band of ~ GHz, and electric and electronic devices have become more compact and multifunctional. These electrical and electronic devices are seriously in danger of malfunction due to electromagnetic wave interference and noise generation, deterioration of signal quality, human health due to electromagnetic wave emission, and electromagnetic pollution. In order to prevent the electromagnetic wave shielding, electromagnetic wave shielding materials are used. However, in the case of the electromagnetic shielding materials currently used, due to the secondary interference due to the electromagnetic wave reflection generated from the shielding material or the electromagnetic wave interference due to the coupling between the adjacent signal lines There is a problem that a signal quality degradation problem occurs. Accordingly, as a means for solving the problem caused by electromagnetic wave reflection from the electromagnetic wave shielding material, a technique of absorbing electromagnetic waves using a magnetic material has been actively developed, and in particular, It is necessary to broaden the width of the electromagnetic wave absorbing material.
한편, 근접장에서의 전자파 흡수기술은 전자기기 부품 및 단일 칩의 다기능 고밀도 실장과, 고주파화로 인한 전자파 간섭, 디지털-아날로그 신호의 간섭 등을 저감시킴으로써 광대역(~ ㎓)에서의 신호품질 향상을 위해 전자파 노이즈 제거 및 간섭을 제어할 수 있는 칩 레벨의 극박형 흡수소재의 개발이 시급한 실적이다. On the other hand, the electromagnetic wave absorption technology in the near-field reduces the electromagnetic wave interference due to the high-frequencyization and the interference of the digital-analog signal in the electronic device parts and the single-chip high-density mounting, It is urgent to develop a chip level ultra-thin absorbing material that can control noise cancellation and interference.
특히, 현재 칩레벨의 극박형 흡수소재의 경우에는 단위 공간상의 복잡한 미세 신호선들의 전도 노이즈, 커플링, 전자파 방사, 디지털-아날로그 간섭으로 인한 전자부품 및 칩의 오작동, 신호품질 저하 등을 방지하기 위하여 전 세계적으로 고주파 영역에서의 전자파 간섭에 대한 대책이 시급히 요구되고 있으며,In particular, in the case of an ultra-thin absorbing material at the current chip level, in order to prevent conduction noise, coupling, electromagnetic wave radiation, malfunction of electronic parts and chips due to complicated fine signal lines in the unit space, It is urgently required to take measures against electromagnetic wave interference in a high frequency region all over the world,
또한, 근접장 및 원역장에서의 전자파 흡수기술은 차세대 EMC(electromagnetic compatibility), RFID(Radio Frequency Identification) 및 군사용 은폐기술의 핵심으로서, 새로운 유전 및 자성재료가 복합화된 광대역 흡수소재의 개발이 요구되고 있다.
In addition, the electromagnetic wave absorption technology in the near-field and the far-field is required to develop a wide-band absorbing material in which new dielectric and magnetic materials are combined as the core of the next generation electromagnetic compatibility (EMC), radio frequency identification (RFID) .
이때, 상기한 바와 같이 우수한 전자파 흡수능을 나타내기 위해서는 고투자율의 자성재료가 일반적으로 이용된다. 그러나, 대부분의 자성소재는 고주파수화에 따라 공진현상이 일어나기 때문에 ~ ㎓ 대역에서는 투자율을 거의 상실하게 된다.또한, 자성스핀이 방향성을 갖기 때문에 소자나 회로의 복잡한 방향성에 따른 전자파 에너지 흡수를 위한 미세 조절이 매우 어려운 문제가 있다. At this time, in order to exhibit excellent electromagnetic wave absorption performance as described above, a magnetic material with high permeability is generally used. However, since most of magnetic materials have a resonance phenomenon due to high frequency hydration, magnetic permeability is almost lost in the ~ GHz band. Further, since the magnetic spin has directionality, There is a very difficult problem to adjust.
이러한 문제점을 극복하기 위한 수단으로서, 재료형상적인 측면에서 극미세 고각형비(판상 및 섬유상)의 자성 금속입자에 대한 연구가 수행되고 있으며, 나아가 유전성 및 전도성을 제어할 수 있는 소재와의 하이브리드화가 연구되고 있지만, 아직 가시적인 성과를 나타내는 수단은 개발된 바가 없다.As a means to overcome such a problem, studies have been conducted on magnetic metal particles of extremely fine high aspect ratios (plate shape and fibrous shape) in terms of material shape, and furthermore, hybridization with a material capable of controlling dielectric constant and conductivity Research has been done, but no means of demonstrating visible performance has yet been developed.
또한, 상기한 바와 같이 하이브리드화 전자파 흡수재료를 개발하기 위해서는 전자파 흡수 재료 내의 자성재료 배향/분산 기술이 필수적으로 요구된다. 또한, 전자파 흡수재료과 입사된 전자파 에너지를 흡수하여 열로 변환되는 과정에서 칩 상에서 발생하는 열을 효과적으로 제어하는 것이 중요한 이슈가 되고 있는 실정이다. Further, in order to develop the hybridized electromagnetic wave absorbing material as described above, a magnetic material orientation / dispersion technique in the electromagnetic wave absorbing material is indispensably required. In addition, it is an important issue to effectively control the heat generated on the chip in the process of absorbing the electromagnetic wave absorbing material and the electromagnetic wave energy to be converted into heat.
즉, 전자파 흡수재료 내의 자성입자 각형비에 따른 극박의 전자파 흡수재료를 설계하는 것이 매우 중요한 요소로 인식되고 있다. 그러나, 이의 기술적인 난이도가 매우 높다고 볼 수 있어 이를 해결하는 수단이 개시된 바가 없다.
That is, it is recognized that designing a very thin electromagnetic wave absorbing material according to the squareness ratio of the magnetic particles in the electromagnetic wave absorbing material is considered to be a very important factor. However, its technical difficulty is considered to be very high, and means for solving this problem have not been disclosed.
이에, 본 발명자들은 전자파를 흡수할 수 있는 자성재료를 이용한 전자파 흡수재료를 연구하던 중, 판상의 그래핀 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합시킴으로서, 대역폭에 제한되지 않고 효과적으로 전자파를 흡수할 수 있음을 발견하고 본 발명에 따른 그래핀―자성금속 복합체를 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have been studying electromagnetic wave absorbing materials using a magnetic material capable of absorbing electromagnetic waves, because plate-like crystal magnetic metal particles are bonded to the surface of the plate-like graphene, And completed the graphene-magnetic metal complex according to the present invention.
본 발명의 목적은 전자파 흡수를 위한 그래핀―자성금속 복합체 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,
환원된 그래핀 옥사이드(Reduced Graphene Oxide, RGO) 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체를 제공한다.
There is provided a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption in which plate-like crystalline magnetic metal particles are bonded to the surface of reduced graphene oxide (RGO).
또한, 본 발명은In addition,
그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액과, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 금속염을 혼합하는 단계(단계 1);Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion with a metal salt comprising at least one magnetic metal (step 1);
상기 단계 1의 혼합물로 환원제를 첨가하고 혼합하는 단계(단계 2);Adding a reducing agent to the mixture of step 1 and mixing (step 2);
상기 단계 2까지 수행된 혼합물을 여과하는 단계(단계 3); 및 Filtering the mixture performed up to step 2 (step 3); And
상기 단계 3에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계(단계 4);를 포함하는 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 4) of heat-treating the filtrate filtered in the step 3; and a process for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption.
나아가, 본 발명은 Further,
그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 유기금속화합물, 및 환원제를 혼합하는 단계(단계 1);Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion, an organometallic compound comprising at least one magnetic metal, and a reducing agent (step 1);
상기 단계 1의 혼합물을 여과하는 단계(단계 2); 및 Filtering the mixture of step 1 (step 2); And
상기 단계 2에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 3) of heat-treating the filtrate filtered in the step 2; and a process for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption.
본 발명에 따른 전자파 흡수를 위한 그래핀―자성금속 복합체는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 나노스케일의 판상구조인 자성금속입자를 결합시킴으로서 저주파수에서 높은 주파수까지의 넓은 광대역에서 투자율을 유지할 수 있으며, 그래핀과의 하이브리드화를 통해 유전율을 제어할 수 있기 때문에 우수한 전자파 흡수능을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
The graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to the present invention can maintain the magnetic permeability at a wide broad band from low to high frequency by bonding magnetic metal particles having a nanoscale plate structure on the reduced graphene oxide surface. Since the permittivity can be controlled through hybridization with the pin, it has an effect of exhibiting excellent electromagnetic wave absorbing ability.
도 1은 본 발명에 따른 그래핀―자성금속 복합체의 구조를 개략적으로 도시한 그림이고;
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 그래핀―자성금속 복합체의 제조방법을 개략적으로 도시한 그림이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 그래핀―자성금속 복합체를 주사전자현미경으로 관찰한 사진이고;
도 5는 도 4에 나타낸 그래핀―자성금속 복합체를 더욱 확대하여 관찰한 사진이다.1 is a schematic view showing the structure of a graphene-magnetic metal composite according to the present invention;
FIGS. 2 and 3 are views schematically showing a method of manufacturing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention;
FIG. 4 is a photograph of the graphene-magnetic metal composite prepared in Example 1 according to the present invention observed by a scanning electron microscope; FIG.
5 is a photograph of the graphene-magnetic metal composite shown in Fig.
본 발명은The present invention
환원된 그래핀 옥사이드(Reduced Graphene Oxide, RGO) 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체를 제공한다.
There is provided a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption in which plate-like crystalline magnetic metal particles are bonded to the surface of reduced graphene oxide (RGO).
이때, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 구조를 도 1의 그림을 통해 개략적으로 나타내었으며, 이하, 도 1의 그림을 통해 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체를 상세히 설명한다.
Hereinafter, the structure of the graphene-magnetic metal composite according to the present invention will be schematically shown in FIG. 1, and the graphene-magnetic metal composite according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체는 판상의 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 구조이다.As shown in FIG. 1, the graphene-magnetic metal composite according to the present invention is a structure in which plate-like crystalline metal magnetic particles are bonded to the surface of the reduced graphene oxide.
종래의 전자파 흡수재료로서 사용되었던 자성금속은 마이크론 크기의 스케일로 사용되었으며, 이에 따라 높은 비중을 나타내었다. 아울러, 높은 주파수 대역에서 상대적으로 낮은 투자율을 나타내어 전자파 흡수능이 낮은 문제가 있었으며, 나아가 유전율 및 투자율 제어가 어려운 문제가 있었다.The magnetic metal used as a conventional electromagnetic wave absorbing material was used in a scale of micron size and thus showed a high specific gravity. In addition, a relatively low permeability is exhibited in a high frequency band, so that there is a problem that the electromagnetic wave absorbing ability is low, and further, there is a problem that it is difficult to control the permittivity and the permeability.
이러한 문제점들은 해결하기 위하여, 본 발명에서는 도 1의 그림을 통해 나타낸 바와 같이 판상의 결정형 자성금속입자를 그래핀 표면에 결합시켰으며, 이를 통해 투자율이 낮아지는 문제점을 해결하였다. 즉, 종래의 전자파 흡수재료로서 사용되었던 자성금속이 구조적인 이유(크기 및 구조)로 높은 주파수 대역에서는 낮은 투자율을 나타내었던 문제점을 해결하였다.In order to solve these problems, in the present invention, as shown in FIG. 1, the plate type crystal magnetic metal particles are bonded to the graphene surface, thereby solving the problem that the permeability is lowered. That is, the magnetic metal used as a conventional electromagnetic wave absorbing material has a structural reason (size and structure) and solves the problem that it exhibits a low permeability in a high frequency band.
이는 도 1의 그림에서도 나타내었듯이, 자성금속입자가 나노스케일 및 판상형 구조를 갖기 때문이다. 이와 같이 자성금속입자가 나노스케일의 크기 및 판상형 구조를 갖는 경우, 극미세구조 및 형상학적 이방성으로 인하여 고주파수 대역에서도 투자율을 유지할 수 있으며, 이에 따라 전자파 흡수능이 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.
This is because the magnetic metal particles have a nanoscale and a plate-like structure as shown in FIG. When the magnetic metal particles have a nanoscale size and a plate-like structure, the permeability can be maintained even in a high frequency band due to the extremely fine structure and the anisotropy of shape, and the problem of lowering the electromagnetic wave absorbing ability can be solved.
이때, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체에 있어서, 상기 자성금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm) 등의 금속일 수 있으며, 바람직하게는 철(Fe)일 수 있다. In the graphene-magnetic metal composite according to the present invention, the magnetic metal may be a metal such as nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), neodymium (Nd), and samarium (Sm) Preferably iron (Fe).
또한, 상기 자성금속입자의 크기는 5 내지 100 nm인 것이 바람직하다. 만약, 상기 자성금속입자의 크기가 5 nm 미만인 경우에는 자성금속입자의 체적 분율이 제한되어 우수한 흡수능을 유지하기 어려운 문제가 있고, 상기 자성금속입자의 크기가 100 nm를 초과하는 경우에는 ~GHz 대역의 고주파 영역에서 입자 자체의 자기적 성질을 낮아지는 문제가 있다.
The size of the magnetic metal particles is preferably 5 to 100 nm. If the size of the magnetic metal particles is less than 5 nm, the volume fraction of the magnetic metal particles is limited and it is difficult to maintain the excellent absorption ability. When the size of the magnetic metal particles exceeds 100 nm, There is a problem in that the magnetic properties of the particles themselves are lowered in the high-frequency region of FIG.
나아가, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체는 니켈(Ni), 코발트(Co), 및 철(Fe)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과, 1종 이상의 전이금속을 포함할 수 있다. Further, the graphene-magnetic metal composite according to the present invention may include at least one metal selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co) and iron (Fe), and at least one transition metal .
즉, 니켈, 코발트, 철 중 어느 하나의 자성금속을 필수적으로 포함하며, 이와 동시에 망간(Mn) 등의 전이금속을 1종 이상 더 포함할 수 있다.That is, the magnetic material essentially includes any one of a magnetic metal such as nickel, cobalt, and iron, and may further include one or more transition metals such as manganese (Mn).
이와 같이, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체가 전이금속을 더 포함하는 경우, 합금설계를 통해 자성금속의 자기적 성질을 제어할 수 있는 효과가 있다. 그러나, 본 발명의 복합체가 이에 제한되는 것은 아니며, 전자파를 효과적으로 흡수할 수 있는 적절한 금속들의 조합이 수행될 수 있다.
As described above, when the graphene-magnetic metal composite according to the present invention further includes a transition metal, the magnetic property of the magnetic metal can be controlled through the design of the alloy. However, the complex of the present invention is not limited thereto, and a suitable combination of metals capable of effectively absorbing electromagnetic waves can be performed.
한편, 본 발명은 전자파의 효율적인 흡수를 위하여 상기 자성금속입자를 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 결합시킨다. Meanwhile, the present invention binds the magnetic metal particles to the reduced graphene oxide surface for efficient absorption of electromagnetic waves.
전자파를 차폐하고자 하는 전자파 차폐재료에 있어서, 가장 기본적으로 요구되는 특성은 전기전도도이며, 전기전도도가 우수할수록 전자파 차폐능이 우수한 것으로 알려져 있다. 이에, 전기전도도가 우수한 금속을 고분자 수지와 혼합하여 차폐재로서 사용하는 기술 등이 개시된 바 있으며, 전기전도도가 매우 우수한 것으로 알려진 탄소나노튜브 등이 이용될 수 있음이 개시된 바 있다. 그러나, 전자파 차폐를 위하여 전기전도도가 우수한 재료를 사용하는 경우에는 차폐재에 의한 전자파의 간섭현상이 발생하는 문제가 있었다. 따라서, 이러한 전자파 간섭현상을 방지하기 위하여, 전자파 차폐가 아닌 전자파 흡수를 위한 흡수재료가 요구되고 있다.It is known that electromagnetic wave shielding materials which are required to shield electromagnetic waves are electrical conductivity and the electromagnetic shielding ability is superior as the electric conductivity is superior. Thus, a technique of using a metal having excellent electrical conductivity as a shielding material by mixing with a polymer resin has been disclosed, and it has been disclosed that carbon nanotubes, which are known to have excellent electrical conductivity, can be used. However, when a material having excellent electrical conductivity is used for shielding electromagnetic waves, electromagnetic interference of the shielding material occurs. Therefore, in order to prevent such electromagnetic wave interference phenomenon, an absorbing material for electromagnetic wave absorption, which is not an electromagnetic wave shielding, is required.
이에, 본 발명에서는 전자파 흡수를 위하여, 상기 탄소나노튜브 등과 비교하여 상대적으로 전기전도도는 낮지만 전기전도도에 따른 전자파 반사효과를 나타냄과 동시에, 전자파의 간섭현상을 방지할 수 있어 전자파의 반사 및 흡수에 적합한 그래핀을 전자파 흡수재료로서 이용하였다. 상기 그래핀을 나노스케일의 자성금속입자와 함께 전자파 흡수재료로서 사용함에 따라 본 발명의 복합체가 우수한 전자파 흡수능을 나타낼 수 있다.
Therefore, in the present invention, in order to absorb electromagnetic waves, it has a relatively low electrical conductivity as compared with the carbon nanotubes and the like, but exhibits an electromagnetic wave reflection effect according to electrical conductivity and can prevent electromagnetic wave interference, Was used as an electromagnetic wave absorbing material. When the graphene is used together with nanometer-scale magnetic metal particles as an electromagnetic wave absorbing material, the composite of the present invention can exhibit excellent electromagnetic wave absorbing ability.
이때, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체는 환원된 그래핀 옥사이드를 포함한다. 이는 자성금속을 그래핀과 결합시키기 위하여 그래핀 옥사이드가 사용되기 때문으로서, 상기 그래핀 옥사이드로 자성금속이 결합된 후 이를 환원시킴으로써 환원된 그래핀 옥사이드가 형성된다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드는 그래핀과 동등한 수준의 전기전도도를 나타낼 수 있어 상기한 바와 같은 전자파 흡수재료로서 효과적으로 사용될 수 있다.
At this time, the graphene-magnetic metal complex according to the present invention includes reduced graphene oxide. This is because graphene oxide is used to bond the magnetic metal to the graphene. After the magnetic metal is bonded to the graphene oxide, the reduced graphene oxide is formed by reducing the magnetic metal. The reduced graphene oxide can exhibit electric conductivity equivalent to that of graphene and can be effectively used as the electromagnetic wave absorbing material as described above.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 나노스케일의 판상구조인 자성금속입자가 결합된 구조로서, 이를 통해 종래의 전자파 차폐재로 인한 전자파 간섭현상을 방지할 수 있는 전자파 흡수재료로서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 넓은 광대역에서 투자율을 유지할 수 있으며, 그래핀과의 하이브리드화로 인하여 유전율을 용이하게 제어할 수 있어 우수한 전자파 흡수능을 나타낼 수 있다.
As described above, the graphene-magnetic metal composite according to the present invention has a structure in which magnetic metal particles having a nanoscale plate-like structure are bonded to the surface of reduced graphene oxide. Thus, electromagnetic wave interference due to electromagnetic wave shielding It can be effectively used as an electromagnetic wave absorbing material which can be prevented. In addition, it is possible to maintain the permeability at a wide broad band, and the permittivity can be easily controlled owing to the hybridization with graphene, thereby exhibiting excellent electromagnetic wave absorbing ability.
또한, 본 발명은In addition,
그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액과, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 금속염을 혼합하는 단계(단계 1);Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion with a metal salt comprising at least one magnetic metal (step 1);
상기 단계 1의 혼합물로 환원제를 첨가하고 혼합하는 단계(단계 2);Adding a reducing agent to the mixture of step 1 and mixing (step 2);
상기 단계 2까지 수행된 혼합물을 여과하는 단계(단계 3); 및Filtering the mixture performed up to step 2 (step 3); And
상기 단계 3에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계(단계 4);를 포함하는 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 4) of heat-treating the filtrate filtered in the step 3; and a process for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption.
이때, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 도 2의 그림을 통해 개략적으로 나타내었으며, 이하 도 2의 그림을 참고하여 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention will be schematically shown in FIG. 2, and a method of manufacturing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention will be described with reference to FIG. Will be described in detail.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 1은 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액과, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 금속염을 혼합하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, step 1 is a step of mixing a graphene oxide (GO) dispersion with a metal salt containing at least one magnetic metal.
상기 단계 1은 표면이 음전하를 띄는 그래핀 옥사이드로 자성금속을 결합시키기 위하여, 그래핀 옥사이드를 분산시킨 분산액과, 상기 그래핀 옥사이드 표면에 결합될 자성금속을 포함하는 금속염을 혼합하는 단계이다. 즉, 그래핀 옥사이드 표면에는 OH기, COOH기로 인한 음전하가 존재하며, 상기 그래핀 옥사이드 표면의 음전하와 금속염에 포함된 자성금속의 양전하로 인하여 그래핀 옥사이드의 표면에 금속염의 자성금속이온이 흡착되어 결합될 수 있다.
Step 1 is a step of mixing a dispersion in which graphene oxide is dispersed and a metal salt containing a magnetic metal to be bonded to the surface of the graphene oxide so as to bind the magnetic metal with graphene oxide having a negative surface. That is, a negative charge due to an OH group or a COOH group exists on the surface of graphene oxide, and magnetic metal ions of the metal salt are adsorbed on the surface of the graphene oxide due to the negative charge of the surface of the graphene oxide and the positive charge of the magnetic metal contained in the metal salt Can be combined.
이때, 상기 단계 1의 자성금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm) 등의 금속일 수 있으며, 바람직하게는 철(Fe)일 수 있다. At this time, the magnetic metal in step 1 may be a metal such as nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), neodymium (Nd), and samarium (Sm) .
상기 자성금속을 포함하는 금속염으로는 상기 금속을 포함하는 질산염, 염화물, 황산염, 탄산염, 초산염, 이들의 수화물, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 FeSO4, FeCl2, Fe(NO3)3, Fe2(SO4)3, FeCl3, NiSO4, NiCl2, Ni(NO3)3, Ni2(SO4)3, NiCl3, CoSO4, CoCl2, Co(NO3)3, Co2(SO4)3, CoCl3 등의 금속염을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 자성금속으로서 철(Fe)을 포함하는 FeSO4를 금속염으로서 사용할 수 있다.
The metal salt containing the magnetic metal may be selected from a nitrate, a chloride, a sulfate, a carbonate, a nitrate, a hydrate thereof, and a combination thereof including the metal. Examples of the metal salt include FeSO 4 , FeCl 2 , Fe 3) 3, Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, NiSO 4, NiCl 2, Ni (NO 3) 3, Ni 2 (SO 4) 3, NiCl 3, CoSO 4, CoCl 2, Co (NO 3) 3 , Co 2 (SO 4 ) 3 , CoCl 3 , And FeSO 4 containing iron (Fe) as a magnetic metal can be preferably used as the metal salt.
또한, 상기 단계 1의 그래핀 옥사이드 분산액은 그래핀 옥사이드를 탈이온수에 분산시킨 분산액일 수 있으며, 그래핀 옥사이드의 균질한 분산을 위하여 초음파를 분산액에 가하여 그래핀 옥사이들 분산시킴으로서 제조될 수 있다. 이때 상기 그래핀 옥사이드 분산액은 그 농도를 특별히 제한하지 않지만, 과량의 그래핀 옥사이드가 사용되는 경우에는 균질한 분산을 달성하기 어려운 문제가 발생할 수 있는 바, 그래핀 옥사이드의 농도를 적절히 제어하여 분산액을 제조하는 것이 바람직하다.
The graphene oxide dispersion of step 1 may be a dispersion in which graphene oxide is dispersed in deionized water. In order to uniformly disperse the graphene oxide, ultrasound may be added to the dispersion to disperse graphene oxide. In this case, the concentration of the graphene oxide dispersion is not particularly limited. However, when an excess amount of graphene oxide is used, it may be difficult to achieve a homogeneous dispersion. As a result, the concentration of graphene oxide is appropriately controlled, .
한편, 상기 단계 1에서는 금속염과 함께 전이금속 전구체를 더욱 첨가할 수 있다. 이를 통해, 자성금속 및 전이금속을 모두 포함하는 그래핀-자성금속 복합체를 제조할 수 있다.In the step 1, a transition metal precursor may be further added together with the metal salt. Through this, a graphene-magnetic metal complex including both a magnetic metal and a transition metal can be produced.
이때, 상기 전이금속 전구체로는 전이금속을 포함하는 알콕사이드 계열 물질을 사용할 수 있으나, 전이금속 전구체가 이에 제한되는 것은 아니다.
At this time, the transition metal precursor may be an alkoxide-based material including a transition metal, but the transition metal precursor is not limited thereto.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 혼합물로 환원제를 첨가하고 혼합하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, Step 2 is a step of adding a reducing agent to the mixture of Step 1 and mixing the mixture.
상기 단계 2는 단계 1의 혼합물, 즉 그래핀 옥사이드 분산액과 금속염의 혼합물로 환원제를 첨가하는 단계로서, 상기 혼합물로 환원제를 첨가함에 따라 금속염이 환원되어 그래핀 옥사이드 표면에 자성금속입자가 결합된 그래핀 옥사이드를 제조할 수 있다. The step 2 is a step of adding a reducing agent to the mixture of step 1, that is, a mixture of a graphene oxide dispersion and a metal salt. As the reducing agent is added to the mixture, the metal salt is reduced and the magnetic metal particles are bonded to the surface of the graphene oxide A pin oxide can be produced.
이때, 상기 환원제로는 NaBH4, LiAlH4, 히드라진(hydrazine), KBH4, 요오드화수소산(hydriodic acid)을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 NaBH4, LiAlH4 등을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 NaBH4를 사용할 수 있으나, 자성금속을 포함하는 금속염을 환원시킬 수 있다면 이에 제한되는 것은 아니다.
As the reducing agent, NaBH 4 , LiAlH 4 , hydrazine, KBH 4 , hydriodic acid may be used. NaBH 4 and LiAlH 4 may be preferably used, and NaBH 4 , 4 may be used, but it is not limited thereto, as long as it can reduce the metal salt including the magnetic metal.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2까지 수행된 혼합물을 여과하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, step 3 is a step of filtering the mixture performed up to step 2 above.
상기 단계 2까지 수행된 혼합물에는 표면에 자성금속이 결합된 그래핀 옥사이드가 포함되어 있으며, 이를 분리해내기 위하여 단계 3에서는 단계 2까지 수행된 혼합물을 여과하여 자성금속이 결합된 그래핀 옥사이드를 분리해낸다.The mixture carried out up to step 2 contains graphene oxide having a magnetic metal bonded to the surface thereof. To separate the graphen oxide, the mixture obtained in step 3 was filtered to separate graphene oxide having a magnetic metal bound thereto I'll do it.
이때, 상기 단계 3의 여과는 그래핀 옥사이드를 분리해낼 수 있는 일반적인 여과방법을 통해 수행될 수 있다.
At this time, the filtration of step 3 can be performed by a general filtration method capable of separating graphene oxide.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 4는 상기 단계 3에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, Step 4 is a step of heat-treating the filtrate filtered in Step 3 above.
상기 단계 3에서 여과된 여과물은 표면에 자성금속이 결합된 그래핀 옥사이드로서, 상기 단계 4에서는 이를 열처리하여 자성금속이 자성을 나타낼 있는 결정상으로 형성시킨다. 즉, 상기 단계 4의 열처리를 통해 자성금속이 판상의 결정형 자성금속이 되며, 이에 따라 자성금속이 자성을 나타내어 전자파 흡수를 수행할 수 있다. The filtrate filtered in the step 3 is graphen oxide having a magnetic metal bonded to the surface thereof, and in the step 4, the filtrate is heat treated to form a magnetic metal in a crystalline form capable of exhibiting magnetism. That is, through the heat treatment in the step 4, the magnetic metal becomes a plate-shaped crystalline magnetic metal, so that the magnetic metal exhibits magnetism, so that the electromagnetic wave can be absorbed.
아울러, 상기 열처리를 통해 상기 그래핀 옥사이드는 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)로 환원된다. 상기 환원된 그래핀 옥사이드는 전도성을 나타내어 전기전도도에 따른 전자파 반사효과를 나타냄과 동시에, 탄소나노튜브 등과 비교하여 상대적으로 낮은 전기전도도로 인하여 전자파의 간섭현상을 방지할 수 있다.In addition, through the heat treatment, the graphene oxide is reduced to reduced graphene oxide (RGO). The reduced graphene oxide exhibits conductivity and exhibits an electromagnetic wave reflection effect according to electrical conductivity and can prevent interference of electromagnetic waves due to relatively low electrical conductivity as compared with carbon nanotubes and the like.
즉, 상기 단계 4의 열처리에 따라 판상의 결정형 자성금속입자가 나노스케일로 형성되며, 상기 자성금속입자가 결합된 그래핀 옥사이드는 환원되어 전도성을 나타내는 환원된 그래핀 옥사이드로 환원되고, 이에 따라 전자파 흡수능이 우수한 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체를 최종적으로 제조할 수 있다.
That is, the plate-like crystalline magnetic metal particles are formed on the nanoscale in accordance with the heat treatment in the step 4, and the graphen oxide to which the magnetic metal particles are bonded is reduced to be reduced to reduced graphene oxide showing conductivity, The graphene-magnetic metal composite according to the present invention having excellent absorption ability can be finally produced.
이때, 상기 열처리는 자성금속의 결정화, 및 그래핀 옥사이드의 환원을 수행하기 위하여, 진공 및 비활성가스 분위기에서 수행될 수 있으며, 상기 열처리는 300 내지 600 ℃의 온도로 0.5 내지 5 시간 동안 수행될 수 있다. In this case, the heat treatment may be performed in a vacuum and an inert gas atmosphere to perform crystallization of the magnetic metal and reduction of graphene oxide, and the heat treatment may be performed at a temperature of 300 to 600 ° C for 0.5 to 5 hours have.
상기 열처리가 300 ℃ 미만의 온도로 수행되는 경우에는 자성금속의 결정화가 수행되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 열처리가 600 ℃를 초과하는 경우에는 자성금속입자의 조대화와 그래핀 옥사이드의 열분해의 문제가 발생할 수 있다.
When the heat treatment is performed at a temperature of less than 300 ° C, crystallization of the magnetic metal may not be performed. If the heat treatment exceeds 600 ° C, the coarsening of the magnetic metal particles and the thermal decomposition of graphene oxide Problems can arise.
나아가, 본 발명은Further,
그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 유기금속화합물, 및 환원제를 혼합하는 단계(단계 1);Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion, an organometallic compound comprising at least one magnetic metal, and a reducing agent (step 1);
상기 단계 1의 혼합물을 여과하는 단계(단계 2); 및Filtering the mixture of step 1 (step 2); And
상기 단계 2에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 3) of heat-treating the filtrate filtered in the step 2; and a process for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption.
이때, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 도 3의 그림을 통해 개략적으로 나타내었으며, 이하 도 3의 그림을 참고하여 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention will be schematically shown in FIG. 3. Referring to FIG. 3, Will be described in detail.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 1은 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO) 분산액, 1종 이상의 자성금속을 포함하는 유기금속화합물, 및 환원제를 혼합하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, step 1 is a step of mixing a graphene oxide (GO) dispersion, an organometallic compound containing at least one magnetic metal, and a reducing agent.
상기 단계 1은 표면이 음전하를 띄는 그래핀 옥사이드로 자성금속을 결합시키기 위하여, 그래핀 옥사이드를 분산시킨 분산액과, 상기 그래핀 옥사이드 표면에 결합될 자성금속을 포함하는 유기금속화합물, 및 환원제를 혼합하는 단계로서, 이를 통해 상기 유기금속화합물에 포함된 자성금속과 그래핀의 결합을 형성시킨다.
The step 1 is a step of mixing a dispersion liquid in which graphene oxide is dispersed, an organometallic compound containing a magnetic metal to be bonded to the surface of the graphene oxide, and a reducing agent in order to bond the magnetic metal with graphene oxide having a negative surface Thereby forming a bond between the magnetic metal contained in the organometallic compound and graphene.
이때, 상기 단계 1의 자성금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm) 등의 금속일 수 있으며, 바람직하게는 철(Fe)일 수 있다. At this time, the magnetic metal in step 1 may be a metal such as nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), neodymium (Nd), and samarium (Sm) .
또한, 상기 자성금속을 포함하는 유기금속화합물로는 1종 이상의 자성금속을 포함하는 메탈로센(metallocene), 포피린(porphyrin), 및 프탈로시아닌(phthalocynine)을 사용할 수 있으며, 예를 들어 페로센(ferrocene), Fe-포피린(Fe-porphyrin), Ni-포피린(Ni-porphyrin), Co-포피린(Co-porphyrin), Fe-프탈로시아닌(Fe-phthalocyanine), Ni-프탈로시아닌(Ni-phthalocynine), Co-프탈로시아닌(Co-phthalocynine) 등의 유기금속화합물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 자성금속으로서 철(Fe)을 포함하는 페로센(ferrocene)을 상기 유기금속화합물로서 사용할 수 있다.
As the organometallic compound containing the magnetic metal, metallocene, porphyrin, and phthalocynine may be used including at least one kind of magnetic metal. For example, ferrocene, , Fe-porphyrin, Ni-porphyrin, Co-porphyrin, Fe-phthalocyanine, Ni-phthalocynine, Co-phthalocyanine Co-phthalocynine may be used. Ferrocene containing iron (Fe) as a magnetic metal may be used as the organometallic compound.
또한, 상기 단계 1의 그래핀 옥사이드 분산액은 그래핀 옥사이드를 탈이온수에 분산시킨 분산액일 수 있으며, 그래핀 옥사이드의 균질한 분산을 위하여 초음파를 분산액에 가하여 그래핀 옥사이들 분산시킴으로서 제조될 수 있다. 이때 상기 그래핀 옥사이드 분산액은 그 농도를 특별히 제한하지 않지만, 과량의 그래핀 옥사이드가 사용되는 경우에는 균질한 분산을 달성하기 어려운 문제가 발생할 수 있는 바, 그래핀 옥사이드의 농도를 적절히 제어하여 분산액을 제조하는 것이 바람직하다.
The graphene oxide dispersion of step 1 may be a dispersion in which graphene oxide is dispersed in deionized water. In order to uniformly disperse the graphene oxide, ultrasound may be added to the dispersion to disperse graphene oxide. In this case, the concentration of the graphene oxide dispersion is not particularly limited. However, when an excess amount of graphene oxide is used, it may be difficult to achieve a homogeneous dispersion. As a result, the concentration of graphene oxide is appropriately controlled, .
한편, 상기 단계 1의 환원제는 상기 그래핀 옥사이드를 환원시키기 위하여 첨가되는 것으로서, 상기 환원제로 인하여 그래핀 옥사이드가 환원되며 환원된 그래핀 옥사이드 표면에는 자성금속을 포함하는 유기금속화합물이 파이(π) 결합을 통해 흡착되어 결합된다. 즉, 상기 환원제를 통해 그래핀 옥사이드를 환원시키고, 이와 함께 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 자성금속을 포함하는 유기금속화합물을 결합시킬 수 있다. On the other hand, the reducing agent in the step 1 is added to reduce the graphene oxide. The graphene oxide is reduced by the reducing agent, and the organometallic compound including the magnetic metal is formed on the surface of the reduced graphene oxide. And are adsorbed and bonded through bonding. That is, graphene oxide may be reduced through the reducing agent, and an organometallic compound including a magnetic metal may be bound to the surface of the reduced graphene oxide.
이때, 상기 환원제로는 NaBH4, LiAlH4, 히드라진(hydrazine), KBH4, 오드화수소산(hydriodic acid) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 히드라진을 사용할 수 있으나, 그래핀 옥사이드를 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)로 환원시킬 수 있는 환원제라면 이에 제한되는 것은 아니다.
As the reducing agent, NaBH 4 , LiAlH 4 , hydrazine, KBH 4 , hydriodic acid and the like can be used, and hydrazine can be preferably used. However, when graphene oxide is reduced with reduced graphene But not limited to, a reducing agent that can be reduced to an oxide (RGO).
상기 단계 1에서는 금속염과 함께 전이금속 전구체를 더욱 첨가할 수 있다. 이를 통해, 자성금속 및 전이금속을 모두 포함하는 그래핀-자성금속 복합체를 제조할 수 있다.In the step 1, a transition metal precursor may be further added together with the metal salt. Through this, a graphene-magnetic metal complex including both a magnetic metal and a transition metal can be produced.
이때, 상기 전이금속 전구체로는 전이금속을 포함하는 알콕사이드 계열 물질을 사용할 수 있으나, 전이금속 전구체가 이에 제한되는 것은 아니다.
At this time, the transition metal precursor may be an alkoxide-based material including a transition metal, but the transition metal precursor is not limited thereto.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 혼합물을 여과하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, Step 2 is a step of filtering the mixture of Step 1 above.
상기 단계 1의 혼합물에는 표면에 자성금속을 포함하는 유기금속화합물이 결합된 환원된 그래핀 옥사이드가 포함되어 있으며, 이를 분리해내기 위하여 단계 2에서는 단계 1의 혼합물을 여과하여 상기 환원된 그래핀 옥사이드를 분리해낸다.The mixture of step 1 includes reduced graphene oxide having an organometallic compound bonded to the surface thereof, and in order to separate the mixture, the mixture of step 1 is filtered to form the reduced graphene oxide .
이때, 상기 단계 2의 여과는 환원된 그래핀 옥사이드를 분리해낼 수 있는 일반적인 여과방법을 통해 수행될 수 있다.
At this time, the filtration in step 2 may be performed by a general filtration method capable of separating the reduced graphene oxide.
본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 여과된 여과물을 열처리하는 단계이다. In the method for producing a graphene-magnetic metal composite according to the present invention, step 3 is a step of heat-treating the filtrate filtered in step 2 above.
상기 단계 2에서 여과된 여과물은 표면에 자성금속을 포함하는 유기금속화합물이 결합된 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)로서, 상기 단계 3에서는 이를 열처리하여 상기 유기금속화합물의 유기물성분을 분해하여 제거하며, 자성금속만을 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 결합되도록 한다. 아울러, 상기 열처리를 통해 RGO 표면에 결합된 자성금속이 자성을 나타낼 있는 결정상으로 형성시킬 수 있다. 즉, 상기 단계 3의 열처리를 통해 유기물성분이 분해되어 제거되며, RGO 표면에 존재하는 자성금속은 판상의 결정형 구조로 형성되어 자성을 나타냄에 따라 전자파 흡수를 수행할 수 있다. The filtrate filtered in step 2 is reduced graphene oxide (RGO) having an organometallic compound bonded to the surface thereof, and in step 3, it is heat treated to decompose the organic component of the organometallic compound to remove And only the magnetic metal is bonded to the surface of the reduced graphene oxide. In addition, the magnetic metal bonded to the RGO surface through the heat treatment can be formed into a crystalline phase which exhibits magnetism. That is, the organic material component is decomposed and removed through the heat treatment in the step 3, and the magnetic metal existing on the RGO surface is formed into a plate-like crystal structure to exhibit magnetism, so that the electromagnetic wave absorption can be performed.
아울러, 상기 열처리를 통해 상기 환원된 그래핀 옥사이드는 더욱 환원될 수 있으며, 이에 따라 전도성이 더욱 향상될 수 있다. 이때, 전자파의 흡수는 전자파 간섭현상이 나타나지 않는 한도 내에서는 그래핀의 전기전도도가 우수한 것이 바람직하므로, 상기 단계 3의 열처리를 통해 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)의 전도성이 더욱 향상됨에 따라 전자파 흡수능이 더욱 향상될 수 있다.
In addition, the reduced graphene oxide can be further reduced through the heat treatment, thereby further improving the conductivity. At this time, it is preferable that the absorption of the electromagnetic wave is excellent in the electrical conductivity of the graphene within the extent that electromagnetic wave interference phenomenon does not occur. Therefore, the conductivity of the reduced graphene oxide (RGO) is further improved through the heat treatment in the step 3, Can be further improved.
이때, 상기 열처리는 유기물성분의 제거, 자성금속의 결정화, 및 환원된 그래핀 옥사이드(RGO)의 추가적인 환원을 수행하기 위하여, 진공 및 비활성가스 분위기에서 수행될 수 있으며, 상기 열처리는 300 내지 600 ℃의 온도로 0.5 내지 5 시간 동안 수행될 수 있다. At this time, the heat treatment may be performed in a vacuum and an inert gas atmosphere in order to perform an organic material removal, a crystallization of a magnetic metal, and an additional reduction of reduced graphene oxide (RGO) For 0.5 to 5 hours.
상기 열처리가 300 ℃ 미만의 온도로 수행되는 경우에는 자성금속의 결정화가 수행되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 열처리가 600 ℃를 초과하는 경우에는 자성금속입자의 조대화와 그래핀 옥사이드의 열분해의 문제가 발생할 수 있다.
When the heat treatment is performed at a temperature of less than 300 ° C, crystallization of the magnetic metal may not be performed. If the heat treatment exceeds 600 ° C, the coarsening of the magnetic metal particles and the thermal decomposition of graphene oxide Problems can arise.
더욱 나아가, 본 발명은Further,
상기 그래핀-자성금속 복합체를 포함하는 전자파 흡수재를 제공한다.
And an electromagnetic wave absorber comprising the graphene-magnetic metal composite.
본 발명에 따른 전자파 흡수재는 상기한 바와 같은 그래핀-자성금속 복합체를 포함한다. 상기 그래핀-자성금속 복합체는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 나노스케일의 판상구조인 자성금속입자가 결합된 구조로서, 저주파수에서 높은 주파수까지의 넓은 광대역에서 투자율을 유지할 수 있으며, 자성금속과 그래핀과의 하이브리드화를 통해 유전율을 제어할 수 있기 때문에 우수한 전자파 흡수능을 나타낼 수 있는 효과가 있다. The electromagnetic wave absorber according to the present invention includes the graphen-magnetic metal composite as described above. The graphene-magnetic metal composite has a structure in which magnetic metal particles having a nanoscale plate-like structure are bonded to the surface of reduced graphene oxide. The magnetic permeability can be maintained in a wide range from a low frequency to a high frequency, It is possible to control the dielectric constant through the hybridization with the carbon nanotubes.
즉, 본 발명에 따른 전자파 흡수재는 상기한 바와 같이 우수한 전자파 흡수능을 나타내는 그래핀-자성금속 복합체를 포함함에 따라 전자기기에서 발생하는 전자파를 효과적으로 흡수할 수 있으며, 이를 통해 차세대 EMC(electromagnetic compatibility), RFID(Radio Frequency Identification), 군사용도 등으로 다양하게 적용될 수 있다.
That is, since the electromagnetic wave absorber according to the present invention includes the graphene-magnetic metal complex exhibiting excellent electromagnetic wave absorption ability as described above, it can effectively absorb the electromagnetic waves generated in the electronic device, RFID (Radio Frequency Identification), and military use.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited by the following examples.
<실시예 1> 그래핀-자성금속 복합체의 제조 1Example 1 Production of Graphene-Magnetic Metal Complex 1
단계 1 : 탈이온수 100 ml에 그래핀 옥사이드 100 mg을 첨가한 후, 상온에서 10분간 초음파를 가하여 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하였다.Step 1: 100 mg of graphene oxide was added to 100 ml of deionized water, and ultrasonic waves were applied at room temperature for 10 minutes to prepare a graphene oxide dispersion.
이후, 제조된 상기 그래핀 옥사이드 분산액으로 FeSO4 54 mg을 포함하는 FeSO4 수용액을 50 ml 첨가한 후, 상온에서 12 시간 동안 교반하여 이온교환시켰다.
Then, one of FeSO 4 aqueous solution containing 54 mg FeSO 4 in the preparation of graphene oxide dispersion After adding 50 ml, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours, and ion exchange.
단계 2 : 상기 단계 1의 혼합액으로 NaBH4 50mg을 포함하는 NaBH4 수용액 50 ml을 2시간에 걸쳐서 한방울씩 첨가한 후, 30분 동안 상온에서 환원반응시켰다.
Stage 2: After addition of the NaBH 4 solution dropwise over 50 ml containing 50mg NaBH 4 with a mixed solution of step 1 to 2 hours, and then a reduction reaction at room temperature for 30 minutes.
단계 3 : 상기 단계 2의 반응이 완료된 혼합물을 여과하여 철(Fe) 입자가 결합된 그래핀 옥사이드를 분리해내었다.
Step 3: The reaction mixture of step 2 was filtered to separate graphene oxide having iron (Fe) particles bound thereto.
단계 4 : 상기 단계 3에서 분리된 철(Fe) 입자가 결합된 그래핀 옥사이드를 450 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리하여 그래핀-자성금속 복합체를 제조하였다.
Step 4: The graphene oxide bonded with the iron (Fe) particles separated in the step 3 was heat-treated at a temperature of 450 ° C for 1 hour to prepare a graphene-magnetic metal composite.
<실시예 2> 그래핀-자성금속 복합체의 제조 2≪ Example 2 > Preparation of graphene-magnetic metal composite 2
단계 1 : 탈이온수 100 ml에 그래핀 옥사이드 100 mg을 첨가한 후, 상온에서 10분간 초음파를 가하여 그래핀 옥사이드 분산액을 제조하였다.Step 1: 100 mg of graphene oxide was added to 100 ml of deionized water, and ultrasonic waves were applied at room temperature for 10 minutes to prepare a graphene oxide dispersion.
이후, 제조된 상기 그래핀 옥사이드 분산액으로 페로센(ferrocene) 100 mg을 첨가한 후, 상온에서 1 시간 동안 초음파를 가하여 페로센을 분산시켰다.Then, 100 mg of ferrocene was added to the prepared graphene oxide dispersion, and then ultrasonic waves were applied at room temperature for 1 hour to disperse the ferrocene.
이후, 제조된 상기 분산액에 히드라진(hydrazine) 1 mL를 첨가한 후, 상온에서 2 시간 동안 초음파를 가하여 환원반응시켰다.
Then, 1 mL of hydrazine was added to the prepared dispersion, and the mixture was subjected to a reduction reaction by applying ultrasonic waves at room temperature for 2 hours.
단계 2 : 상기 단계 1의 반응이 완료된 혼합물을 여과하여 페로센이 결합된 그래핀 옥사이드를 분리해내었다.
Step 2: The reaction mixture of step 1 was filtered to separate the graphene oxide bonded with ferrocene.
단계 4 : 상기 단계 2에서 분리된 페로센 입자가 결합된 그래핀 옥사이드를 450 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열처리하여 그래핀-자성금속 복합체를 제조하였다.
Step 4: The graphene oxide bonded with the ferrocene particles separated in the step 2 was heat-treated at a temperature of 450 ° C for 1 hour to prepare a graphene-magnetic metal composite.
<실험예 1> 주사전자현미경 관찰<Experimental Example 1> Scanning electron microscopic observation
본 발명에 따른 상기 실시예 1에서 제조된 그래핀-자성금속 복합체의 미세구조를 관찰하기 위하여, 주사전자현미경을 이용하여 복합체를 관찰하였고, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.In order to observe the microstructure of the graphene-magnetic metal composite produced in Example 1 according to the present invention, a composite was observed using a scanning electron microscope, and the results are shown in FIG. 4 and FIG.
도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 그래핀-자성금속 복합체에는 그래핀 옥사이드 표면에 철(Fe) 나노입자가 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, it can be confirmed that iron (Fe) nanoparticles are bonded to the surface of graphene oxide in the graphene-magnetic metal composite prepared in Example 1 of the present invention.
이를 통해, 본 발명에 따른 그래핀-자성금속 복합체는 그래핀과, 상기 그래핀 표면에 결합된 자성금속입자로 이루어지는 구조임을 확인할 수 있다.As a result, it can be seen that the graphene-magnetic metal composite according to the present invention has a structure composed of graphene and magnetic metal particles bonded to the graphene surface.
Claims (19)
A graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption, wherein a plate-shaped crystalline magnetic metal particle is bonded to a reduced graphene oxide (RGO) surface.
The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the magnetic metal is at least one metal selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), neodymium (Nd), and samarium Graphene - magnetic metal complex for electromagnetic wave absorption.
The graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to claim 1, wherein the magnetic metal is iron (Fe).
The graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to claim 1, wherein the magnetic metal particles have a size of 5 to 100 nm.
1종 이상의 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀-자성금속 복합체.
The method according to claim 1, wherein the graphene-magnetic metal composite comprises at least one metal selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe)
A graphene-magnetic metal composite comprising at least one transition metal.
상기 단계 1의 혼합물로 환원제를 첨가하고 혼합하는 단계(단계 2);
상기 단계 2까지 수행된 혼합물을 여과하는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 여과된 여과물을 300 내지 600 ℃의 온도로 0.5 내지 5 시간 동안 열처리하는 단계(단계 4);를 포함하는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법.
Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion with a metal salt comprising at least one magnetic metal (step 1);
Adding a reducing agent to the mixture of step 1 and mixing (step 2);
Filtering the mixture performed up to step 2 (step 3); And
(Step 4) of heating the filtrate filtered in step 3 to a temperature of 300 to 600 ° C for 0.5 to 5 hours (step 4); and a step / RTI > The method of claim 1,
상기 단계 1의 혼합물을 여과하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 여과된 여과물을 300 내지 600 ℃의 온도로 0.5 내지 5 시간 동안 열처리하는 단계(단계 3);를 포함하는 환원된 그래핀 옥사이드 표면에 판상의 결정형 자성금속입자가 결합된 전자파 흡수를 위한 그래핀-자성금속 복합체의 제조방법.
Mixing a Graphene Oxide (GO) dispersion, an organometallic compound comprising at least one magnetic metal, and a reducing agent (step 1);
Filtering the mixture of step 1 (step 2); And
And a step (3) of heat-treating the filtrate filtered in step 2 at a temperature of 300 to 600 ° C for 0.5 to 5 hours (step 3), wherein the surface of the reduced graphene oxide has an electromagnetic wave absorption / RTI > The method of claim 1,
The method of claim 6 or 7, wherein the magnetic metal is at least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, neodymium, and samarium Wherein the graphene-magnetic metal composite is a mixture of the graphene and the magnetic metal.
The method according to claim 6 or 7, wherein the magnetic metal is iron (Fe).
7. The method of claim 6, wherein the metal salt is selected from the group consisting of nitrates, chlorides, sulfates, and nitrates, including metals selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), neodymium (Nd), and samarium A metal complex, a carbonate, a nitrate, a hydrate thereof, and a combination thereof.
7. The method of claim 6, FeSO 4, FeCl 2, Fe (NO 3) 3, Fe 2 (SO 4) 3, FeCl 3, NiSO 4, NiCl 2, Ni (NO 3) 3, Ni 2 (SO 4) 3 , NiCl 3, CoSO 4, CoCl 2, Co (NO 3) 3, Co 2 (SO 4) graphene for absorbing electromagnetic waves, characterized in that species, one is selected from 3, and the group consisting of CoCl 3 - magnetic metal complex ≪ / RTI >
The method of claim 6, wherein the metal salt is FeSO 4 .
The organic electroluminescent device according to claim 7, wherein the organometallic compound is at least one selected from the group consisting of metallocene, porphyrin, and phthalocynine including at least one kind of a magnetic metal. A method of manufacturing a graphene-magnetic metal composite for absorption.
The method of claim 7, wherein the organometallic compound is selected from the group consisting of ferrocene, Fe-porphyrin, Ni-porphyrin, Co-porphyrin, Fe-phthalocyanine ), Ni-phthalocynine, and Co-phthalocynine. The method for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to claim 1,
[8] The method of claim 7, wherein the organometallic compound is ferrocene.
The method of claim 6 or 7, wherein the reducing agent is selected from the group consisting of NaBH 4 , LiAlH 4 , hydrazine, KBH 4 , and hydriodic acid. ≪ / RTI >
The method for producing a graphene-magnetic metal composite for electromagnetic wave absorption according to claim 6 or 7, wherein a transition metal precursor is further added as a raw material in step 1 of the production method.
An electromagnetic wave absorber comprising the graphene-magnetic metal composite according to claim 1.
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