KR101541097B1 - 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체 - Google Patents

수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체에 관한 것으로서, 상세하게는 본 발명은 수산화아파타이트에 결정성 흑연층을 기상증착방식(chemical vapor deposition: CVD)을 통해 직접 형성하는 간단한 공정을 통해 다양한 형태의 탄산염화 인회석 표면에 결정성 흑연층을 균일하게 형성시킴으로써 바이오 적합성뿐만 아니라 기계적 특성이 매우 향상된 수산화인회석-흑연층 구조체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체는 바이오 의공학 분야에서 기계적 특성 및 바이오 적합성이 모두 우수한 스캐폴더로써 활용될 수 있으며, 또한 다양한 기능성을 부여할 수 있는 촉매 구조체로 활용되어 에너지 소재로 적용될 수도 있다.

Description

수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체 {Fabrication method of graphitic layers on the surface of hydroxyapatite, and the structure manufactured by the same}
본 발명은 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체에 관한 것으로서, 상세하게는 본 발명은 수산화아파타이트에 결정성 흑연층을 기상증착방식(chemical vapor deposition: CVD)을 통해 직접 형성하는 간단한 공정을 통해 다양한 형태의 탄산염화 인회석 표면에 결정성 흑연층을 균일하게 형성시킴으로써 바이오 적합성뿐만 아니라 기계적 특성이 매우 향상된 수산화인회석-흑연층 구조체를 제공할 수 있다.
수산화인회석은 뼈와 유사한 구조를 갖는 물질로서, 골세포 성장 및 뼈 조직 재생 및 임플란트와 같은 바이오 의공학 분야에서 매우 유용하게 사용되고 있을 뿐 아니라, 알콜 분해, 환경 광촉매 및 다양한 기능성 촉매소재로도 사용되고 있는 매우 중요한 물질이다.
그러나 이러한 장점에도 불구하고 태생적으로 약한 기계적 특성 때문에 최근에는 탄소나노튜브(carbon nanotube: CNT) 및 그라핀 (graphene) 소재와의 하이브리드 구조체의 구성을 통해 이러한 단점을 극복하려는 노력이 이루어지고 있다. 이러한 하이브리드 강화 복합구조체에서 수산화아파타이트는 본연의 바이오적합성 물질로, 탄소나노튜브 및 그라핀 소재는 기계적 특성을 향상시키는 첨가물 (additives)로의 역할을 수행하게 된다.
그러나 현재 이러한 복합체의 구성은 단수한 혼합 구성을 통해 이루어지고 있어 균일성을 확보하기가 쉽지 않다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 최근 탄소나노튜브 및 그라핀을 지지체로 표면에 수산화아파타이트를 합성하는 연구가 진행되고 있으나, 복합체의 균일성을 확보하는 측면에서는 도움이 되지만, 수산화아파타이트가 외부에 돌출되는 형태를 갖기 때문에 기계적 특성의 향상을 극대화하기에는 한계를 갖는다.
한편, 최근에 탄소나노튜브 및 그라핀의 결정구조가 우수한 바이오 적합성을 보인다는 보고가 이루어지고 있다. 이것은 탄소나노튜브 및 그라핀 소재가 복합 구조체에서 기계적 특성향상 뿐 아니라, 바이오 적합성 부분에서도 향상된 기능을 부여할 수 있다는 것을 의미한다.
이에, 본 발명에서는 간단한 공정을 통해 다양한 형태의 탄산염화 인회석 표면에 결정성 흑연층을 균일하게 형성시킴으로써 바이오 적합성뿐만 아니라 기계적 특성을 모두 향상시킬 수 있는 기술을 개발하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기상증착방식을 통해 직접 형성하는 방법을 통해 다양한 형태를 가지는 수산화인회석 표면에 결정성 흑연층을 균일하게 형성하여 바이오 적합성과 기계적 물성이 향상된 탄산염화 인회석-흑연층 복합 나노와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, i) 수산화인회석을 반응장치의 내부에 도입하는 단계, ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성하는 단계, ⅲ) 상기 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계, ⅳ) 상기 반응장치의 내부에 반응가스를 공급하는 단계; 및 ⅴ) 이송가스 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계를 포함하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법을 제공한다.
이때, 상기 수산화인회석은 분말(powder), 평판(plate), 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb) 또는 기타 다양한 형태의 3차원 구조를 가질 수 있으며, 상기 ⅲ) 단계의 흑연층 형성온도가 500~1000 ℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 ⅳ) 단계에서 공급되는 반응가스가 탄소 소스(source) 반응가스로서, 아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로판, 메탄 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상의 지방족(aliphatic) 탄화수소 분자, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트린, 파이렌 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상의 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 포함할 수 있으며, 상기 탄소 소스 반응가스는 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하게 된다.
그리고, 상기 탄소 소스 반응가스가 비활성 이송가스 내 0.01~10 vol%로 공급되는 것이 바람직하며, 상기 ⅳ) 단계의 반응가스 공급시간은 1분 ~ 1시간인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 i) 수산화인회석과 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 반응장치의 내부에 도입하는 단계, ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성한 후 밀폐하는 단계, ⅲ) 상기 밀폐된 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계, ⅳ) 상기 승온된 반응장치 내에서 탄소 소스(source) 반응가스와 수산화인회석 표면이 반응하는 단계, 및 ⅴ) 밀폐된 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계를 포함하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법을 제공한다.
이때, 상기 수산화인회석은 분말(powder), 평판(plate), 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb) 또는 기타 다양한 형태의 3차원 구조를 가질 수 있으며, 상기 ⅲ) 단계의 흑연층 형성온도가 200~800 ℃인 것이 바람직하다.
또한, 상기 반응장치 내부에 도입되는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트린, 파이렌 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 반응장치 내부에 도입되는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자는 상기 ⅳ) 단계에서 탄소 소스(source) 반응가스로 작용하여 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성한다.
그리고, 상기 ⅳ) 단계의 반응장치 내 반응가스 함량은 비활성 이송가스 내 0.01~10 vol%인 것이 바람직하며, 상기 ⅳ) 단계의 반응시간은 1분 ~ 1시간인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기의 방법들로 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체를 제공하며, 상기 흑연층의 두께는 0.5~10nm 인 것이 바람직하다.
본 발명은 종래의 기상증착방식으로는 구성하기 힘들었던 수산화아파타이트-흑연층 복합 구조체를 간단하게 제조할 수 있으며, 본 발명의 수산화인회석-흑연층 구조체는 바이오 의공학 분야에서 기계적 특성 및 바이오 적합성이 모두 우수한 스캐폴더로써 활용될 수 있으며, 또한 다양한 기능성을 부여할 수 있는 촉매 구조체로 활용되어 에너지 소재로 적용될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따라 흑연층을 형성하기 전과 후의 결정 구조를 보여주는 XRD 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 흑연층 형성 전의 수산화인회석 표면 결정 구조를 보여주는 transmission electron microscopy (TEM) 이미지이다.
도 3a~c는 본 발명에 따른 흑연층 형성 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 표면 결정 구조를 보여주는 transmission electron microscopy (TEM) 이미지들(a,c)과 그에 상당하는 회절패턴 (FFT: fast fourier transform)(b)이다.
도 4는 본 발명에 따른 흑연층 형성 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 성분분석 결과를 보여주는 energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 흑연층 형성 전에 수산화인회석의 라만 결과 그래프이다.
도 6a,b는 본 발명에 따른 흑연층 형성 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 라만 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 아르곤과 H2O 분위기 하에서 공급하면서 흑연층 형성 후의 결정 구조를 보여주는 TEM 결과이다.
도 8은 본 발명에 따라 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 아르곤 분위기 하에서 공급하면서 흑연층 형성 후의 결정 구조를 보여주는 TEM 결과이다.
이하에서는, 본 발명의 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법 및 이에 의하여 합성된 수산화인회석-흑연층 구조체를 실시예 및 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법은 i) 수산화인회석을 반응장치의 내부에 도입하는 단계, ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성하는 단계, ⅲ) 상기 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계, ⅳ) 상기 반응장치의 내부에 반응가스를 공급하는 단계, 및 ⅴ) 이송가스 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계로 이루어진다.
상기 수산화인회석은 분말(powder), 평판(plate), 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh), 허니컴(honey comb), 또는 기타 다양한 형태의 3차원 구조를 가질 수 있으며, 본 발명에 따르면 수산화인회석이 어떠한 형태를 가지든 간에 표면에 균일하고 안정적인 흑연층을 형성할 수 있다.
준비된 수산화인회석은 반응에 비교적 안정적인 알루미나, 퀄츠 등의 재질로 이루어진 도가니, 평판과 같은 보조물을 사용하여 반응장치 내부에 도입될 수 있다. 상기 지지체가 도입된 반응장치 내부에는 아르곤, 헬륨, 질소 등과 같은 비활성 이송가스가 공급되며, 순산소, 공기와 같이 산소를 포함한 이송가스들은 흑연층의 형성 과정을 저해할 수 있기 때문에 사용될 수 없다.
한편, 상기 ⅲ) 단계의 흑연층 형성온도는 500~1000 ℃ 범위 내에서 제어되는 것이 바람직하며, 구체적인 온도는 공급되는 탄소 소스 반응가스의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 아세틸렌은 730℃에서 자체 열분해 되어 다양한 방향족 탄화수소 기체분자들(gaseous aromatic hydrocarbon molecules)을 생성하게 되는데, 이러한 방향족 탄화수소 기체분자들은 흑연층을 생성하기 위한 흑연 조각들 (graphite fragments)로 작용하여 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하게 된다.
상기 ⅳ) 단계에서 공급되는 반응가스는 탄소 소스(source)가 될 수 있는 반응가스가 사용되며, 아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로판, 메탄 등의 지방족(aliphatic) 탄화수소 가스가 사용되거나, 또는 벤젠(benzene), 나프탈렌(naphthalene), 안트라센(anthracene), 페난트린(phenanthrene), 파이렌(pyrene) 등의 방향족(aromatic) 탄화수소 가스가 사용될 수 있다.
상기 탄소 소스 반응가스들을 기상 상태로 공급되면서 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하며, 상기 탄소 소스 반응가스의 농도는 공급되는 비활성 이송가스 내 0.01~10vol%가 되도록 공급하는 것이 바람직하다. 탄소 소스가 지나치게 많이 공급될 경우 탄소분자들의 과잉된 공급에 의해 결정화된 흑연층 보다는 비정질의 흑연층이 두껍게 쌓일 수 있으며, 반대로 탄소 소스가 너무 적을 경우에는 흑연층에 필요한 흑연 조각들의 부족으로 균일한 흑연층을 수산화아파타이트 표면에 형성하는데 어려움이 발생될 수 있다.
한편, 상기 반응가스 공급시간은 1분~1시간 범위에서 제어되는 것이 바람직하다. 상기 반응가스 공급시간은 형성되는 흑연층의 두께를 결정하는 매우 중요한 실험 인자로서, 반응가스 공급시간이 너무 긴 경우에는 비정질의 흑연층이 두껍게 쌓일 수 있으며, 반대로 공급시간이 너무 짧을 경우에는 균일한 흑연층을 형성하기 어렵다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법은 i) 수산화인회석과 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 반응장치의 내부에 도입하는 단계, ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성한 후 밀폐하는 단계, ⅲ) 상기 밀폐된 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계, ⅳ) 상기 승온된 반응장치 내에서 탄소 소스(source) 반응가스와 수산화인회석 표면이 반응하는 단계, 및 ⅴ) 밀폐된 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계로 이루어진다.
탄화수소 분자가 반응단계에 가스 형태로 공급되지 않고 처음부터 수산화인회석과 함께 도입되는 상기 흑연층 형성방법은 탄화수소 분자로 방향족 탄화수소 분자들을 사용하는데, 이는 방향족 탄화수소의 경우 탄소원자의 육각구조에 수소 원자가 연결된 형태로 결정성 흑연의 생성에 매우 유리한 흑연 조각으로 활용될 수 있기 때문이다. 반면 지방족 탄화수소는 탄소 원자들의 재배열을 통해서만 육각 구조의 결정을 갖는 흑연구조로의 전환이 가능하다.
상기 흑연층 형성온도는 200~800℃ 범위 내에서 제어되는 것이 바람직하며, 구체적인 온도는 공급되는 방향족 탄화수소 분자의 종류 및 끊는점에 따라 달라질 수 있다. 상기 반응장치 내부에 도입되는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자는 벤젠 (benzene), 나프탈렌 (naphthalene), 안트라센 (anthracene), 페난트린 (phenanthrene), 파이렌 (pyrene) 등의 탄화수소 분자가 사용될 수 있다.
상기 반응장치 내부에 도입된 방향족(aromatic) 탄화수소 분자는 ⅳ) 단계에서 탄소 소스(source) 반응가스로 작용하여 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하게 되며, 별도의 반응가스 공급과정을 필요로 하지 않아 더욱 간단하게 수산화인회석 표면에 흑연층을 형성할 수 있다.
한편, 상기 ⅳ) 단계의 반응장치 내 반응가스 함량은 비활성 이송가스 내 0.01~10 vol%인 것이 바람직하며, 상기 탄소 소스가 지나치게 많이 공급될 경우 탄소분자들의 과잉된 공급에 의해 결정화된 흑연층 보다는 비정질의 흑연층이 두껍게 쌓일 수 있으며, 반대로 탄소 소스가 너무 적을 경우에는 흑연층에 필요한 흑연 조각들의 부족으로 균일한 흑연층을 수산화아파타이트 표면에 형성하는데 어려움이 발생될 수 있다.
또한, 상기 ⅳ) 단계의 반응시간은 1분 ~ 4시간인 것이 바람직하다. 이러한 합성 시간은 형성되는 흑연층의 두께를 결정하는 매우 중요한 실험 인자로서, 반응가스 공급시간이 너무 긴 경우에는 비정질의 흑연층이 두껍게 쌓일 수 있으며, 반대로 공급시간이 너무 짧을 경우에는 균일한 흑연층을 형성하기 어렵다.
이렇게 얻어진 수산화인회석-흑연층 구조체는 흑연층의 두께가 0.5~10nm 인 것이 바람직하나, 상기 수치는 합성조건의 변화에 따라 충분히 변화될 수 있다. 이렇게 얻어진 복합 구조체는 바이오 의공학 분야에서 기계적 특성 및 바이오 적합성이 모두 우수한 스캐폴더로써 활용될 수 있으며, 또한 다양한 기능성을 부여할 수 있는 촉매 구조체로 활용되어 에너지 소재로 적용될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수산화인회석-흑연층 구조체에 대한 실험예들을 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
[실시예 1]
도 1a~c는 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층을 형성하기 전과 후의 결정 구조를 보여주는 XRD 결과이다. 도 1a는 흑연층 합성 전 수산화인회석 시료에 대한 결과를 보여준다. 상기 수산화인회석 시료를 비활성인 아르곤 분위기에서 750℃로 1시간 동안 열처리를 수행한 결과 수산화인회석 결정 구조에서 조금의 변화가 발생할 수 있음을 도 1b에서 확인할 수 있었다. 즉, 열처리 과정 동안 제삼인산칼슘 (tricalcium phosphate)의 결정 구조가 확인되었는데, 이것은 고온의 열처리 과정 동안 수산화인회석 결정 구조의 일부에서 제삼인산칼슘 결정 구조로의 변화가 발생하였음을 의미한다.
도 1c는 수산화인회석 시료를 비활성인 아르곤과 아세틸렌 분위기에서 750도로 1시간 동안 합성 열처리를 수행한 결과이다. 도 1b와 큰 차이가 없는 결정 구조 결과를 보여준다. 이로부터 아세틸렌의 공급에 의해 추가적인 결정구조 변화가 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
[실시예 2]
도 2는 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층을 형성하기 전에 수산화인회석 표면 결정 구조를 보여주는 transmission electron microscopy (TEM) 이미지이다. 수산화인회석 표면에 흑연층과 유사한 결정 구조가 발견되지 않은 것을 확인할 수 있다.
[실시예 3]
도 3은 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층 형성 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 표면 결정 구조를 보여주는 transmission electron microscopy (TEM) 이미지들과 그에 상당하는 회절패턴 (FFT: fast fourier transform)이다.
도 3a에서 수산화인회석 표면에 층 모양의 띠가 확인되었으며, 도 3b의 회절패턴에 대한 분석 결과 수산화인회석 결정 표면에 약 0.34 nm의 간격을 갖는 흑연층에 대한 결정구조 정보가 확인되었다.
도 3c의 고배율 TEM 이미지에서는 이러한 흑연층의 존재를 명확하게 확인할 수 있다. 상기 흑연층의 두께는 합성시간 및 투입되는 탄소 소스 농도 또는 합성온도 등의 영향으로 결정될 수 있다.
[실시예 4]
도 4는 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층을 형성한 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 성분분석 결과를 보여주는 energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) 결과이다. 기대되는 것과 같이 수산화인회석과 관련된 성분들인 칼슘과, 인, 산소, 그리고 흑연층과 관련된 성분인 탄소가 동시에 검출되었다.
[실시예 5]
도 5는 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층 형성 전에 수산화인회석의 라만 결과를 보여준다. 960cm-1 부근에서 인산 (phosphate)와 관련된 주 피크가 확인되며, 또한 3570cm-1 부근에서 수산화 (hydroxyl)와 관련된 주 피크가 확인된다. 이것은 전형적인 수산화인회석 결정의 라만 분광에서 확인될 수 있는 결과이다. 이 결과에서 1000-2000cm-1 사이의 파장 영역에서는 탄소 구조와 관련된 어떠한 정보도 관찰되지 않는다.
[실시예 6]
도 6은 본 발명에 따라 아세틸렌 반응가스를 이용하여 흑연층을 형성한 후에 수산화인회석-흑연층 구조체의 라만 결과를 보여준다. 수산화인회석 시료에서 확인되었던 인산 관련 주 피크가 확인된다. 특히 주목할 만한 점은 1350과 1590cm-1 분근에서 두 개의 강한 피크가 관찰된다. 이것을 탄소 구조들에서 발견되는 특징으로, 본 결과를 통해 발견된 탄소 구조가 결함을 갖는 흑연 구조임이 확인된다. 또한 2000cm-1 이후 영역대의 라만 분광 실험에서도 이러한 흑연 구조에 대한 정보가 G', D+G, 2D'의 피크로서 확인된다. 또한 수산화인회석의 수산화기에 상당하는 피크가 3570cm-1 부근에서 관찰되었다. 결과적으로 도 5와 6에서 수행된 라만 결과와 TEM 이미지들의 비교는 본 발명을 통해 수산화인회석 표면에 흑연층을 성공적으로 코팅할 수 있음을 확인시켜 준다.
[실시예 7]
도 7은 본 발명에 따라 수산화인회석과 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 반응장치에 함께 도입하여 아르곤과 H2O 분위기 하에서 흑연층을 형성한 후의 결정 구조를 보여주는 TEM 결과이다. 결과에서 수산화인회석 표면에 비정질과 유사한 탄소층이 관찰된다. 이러한 결과는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자가 수산화인회석 표면에서 나노 두께의 탄소층을 형성할 수 있는 가능성을 확인시켜 준다.
[실시예 8]
도 8은 본 발명에 따라 수산화인회석과 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 반응장치에 함께 도입하여 아르곤 분위기 하에서 흑연층을 형성한 후의 결정 구조를 보여주는 TEM 결과이다. H2O가 포함된 분위기와는 달리, 수산화인회석 표면에 생성된 탄소층이 결정성을 갖는 것으로 확인된다. 이것은 합성 과정에서 H2O의 영향에 의해 탄소의 결정성에 영향을 줄 수 있음을 보여주며, 방향족(aromatic) 탄화수소 분자들이 흑연과 유사한 탄소육각 구조의 결정 형성에 주 물질로 활용될 수 있음을 명확히 증명한다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 내에 있게 된다.

Claims (18)

  1. i) 수산화인회석을 반응장치의 내부에 도입하는 단계;
    ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성하는 단계;
    ⅲ) 상기 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계;
    ⅳ) 상기 반응장치의 내부에 반응가스를 공급하여 결정성 흑연층을 생성하기 위한 흑연 조각(graphite fragments)으로 작용하는 방향족 탄화수소 기체분자들(gaseous aromatic hydrocarbon molecules)을 생성하는 단계; 및
    ⅴ) 이송가스 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계;
    를 포함하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수산화인회석은 분말(powder), 평판(plate), 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb) 형태인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ⅲ) 단계의 흑연층 형성온도가 500~1000 ℃인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ⅳ) 단계에서 공급되는 반응가스가 탄소 소스(source) 반응가스로서,
    아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로판, 메탄 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상의 지방족(aliphatic) 탄화수소 분자, 또는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트린, 파이렌 중 어느 하나 이상을 포함하는 기상의 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄소 소스 반응가스가 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탄소 소스 반응가스가 비활성 이송가스 내 0.01~10 vol%로 공급되는 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 ⅳ) 단계의 반응가스 공급시간이 1분 ~ 1시간인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. i) 수산화인회석과 방향족(aromatic) 탄화수소 분자를 반응장치의 내부에 도입하는 단계;
    ⅱ) 상기 반응장치의 내부에 비활성 이송가스를 공급하여 내부 분위기를 조성한 후 밀폐하는 단계;
    ⅲ) 상기 밀폐된 반응장치의 온도를 흑연층 형성온도까지 올리는 단계;
    ⅳ) 상기 승온된 반응장치 내에서 결정성 흑연층을 생성하기 위한 흑연 조각(graphite fragments)으로 작용하는 방향족 탄화수소 기체분자들(gaseous aromatic hydrocarbon molecules)이 생성되어 수산화인회석 표면과 반응하는 단계; 및
    ⅴ) 밀폐된 분위기 하에서 상기 반응장치를 상온까지 냉각시키는 단계;
    를 포함하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수산화인회석은 분말(powder), 평판(plate), 튜브(tube), 구(sphere), 폼(foam), 매쉬(mesh) 또는 허니컴(honey comb) 형태인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 반응장치 내부에 도입되는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자가 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트린, 파이렌 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반응장치 내부에 도입되는 방향족(aromatic) 탄화수소 분자가 상기 ⅳ) 단계에서 탄소 소스(source) 반응가스로 작용하여 수산화인회석 표면과 반응하여 흑연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면에 흑연층의 형성방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 ⅲ) 단계의 흑연층 형성온도가 200~800 ℃인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 ⅳ) 단계의 반응장치 내 반응가스 함량이 비활성 이송가스 내 0.01~10 vol%인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 ⅳ) 단계의 반응시간이 1분 ~ 1시간인 것을 특징으로 하는 수산화인회석 표면의 흑연층 형성방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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