KR101599494B1 - 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 - Google Patents
플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101599494B1 KR101599494B1 KR1020140173298A KR20140173298A KR101599494B1 KR 101599494 B1 KR101599494 B1 KR 101599494B1 KR 1020140173298 A KR1020140173298 A KR 1020140173298A KR 20140173298 A KR20140173298 A KR 20140173298A KR 101599494 B1 KR101599494 B1 KR 101599494B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- plasma discharge
- fibers
- nanotube fibers
- fiber
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 346
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 336
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 335
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 271
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 81
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 5
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 5
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims 1
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 93
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 8
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 argon Chemical compound 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N [C].[C] Chemical group [C].[C] IUHFWCGCSVTMPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 229910021386 carbon form Chemical group 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006253 high performance fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/001—Treatment with visible light, infrared or ultraviolet, X-rays
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
- D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
- D06M14/36—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials on to carbon fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 플라즈마 방전을 이용하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 제조하는 탄소나노튜브섬유 제조장치 및 제조방법과 이를 이용하여 제조되는 강도가 향상된 탄소나노튜브섬유에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소나노튜브섬유 공급부; 상기 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전장치; 및 상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 이로부터 제조되는 고강도의 탄소나노튜브섬유에 대한 것이다.
Description
본 발명은 플라즈마 방전을 이용하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 제조하는 탄소나노튜브섬유 제조장치 및 제조방법과 이를 이용하여 제조되는 강도가 향상된 탄소나노튜브섬유에 관한 것이다.
탄소나노튜브(Carbon Nanotube: CNT)는 우수한 기계적 물성과 더불어서, 낮은 전기비저항, 높은 열전도율을 가진 산업전반에서 그 응용성이 주목되는 소재이다. 예를 들어 탄소나노튜브는 알루미늄보다 낮은 밀도를 가지면서 인장강도는 철보다 약 370배 강하며, 전기 비저항과 열전도율은 각각 구리 및 다이아몬드와 유사한 값을 나타내어 전기전자, 정보통신, 에너지, 바이오, 우주항공, 스포츠, 국방 등 폭넓은 분야에서 응용가능성이 제시되고 있다. 일례로, 인장강도 35GPa, 인장탄성률이 1TPa에 육박하는 탄소나노튜브가 보고되고 있다.
탄소나노튜브섬유(Carbon Nanotube Fiber: CNTF)는 탄소나노튜브가 여러 분야에 쉽게 응용되도록 하기 위하여 매크로(macro)한 크기를 갖도록 형성된 탄소나노튜브의 집합체이다. 탄소나노튜브섬유는 우수한 물성을 갖는 탄소나노튜브를 응집하여 제조되므로 기존의 아라미드 섬유, 탄소섬유와 같은 상용화된 고성능 섬유재료를 능가하는 섬유재료로의 응용가능성이 주목되었다.
그러나 탄소나노튜브의 우수한 물성들은 개별 탄소나노튜브 만으로 제한되어 있으며, 현재까지의 기술로는 기존의 탄소나노튜브가 갖고 있는 성질에 훨씬 미치지 못하는 탄소나노튜브섬유 만을 제조할 수 있어서, 우수한 물성을 나타내는 탄소나노튜브섬유를 생산하기가 쉽지 않다. 이는 개별의 탄소나노튜브가 매크로한 집합체인 탄소나노튜브섬유를 형성하면서 인접한 탄소나노튜브 간에 약한 전단 특성 (shear properties)이 존재하고, 또한 탄소나노튜브를 구성하는 탄소-탄소 원자 사이의 sp2 결합이 매우 안정한 탄소-탄소 결합구조이기 때문에 다른 물질과 호환성(compatibility)이 좋지 않아서 탄소나노튜브섬유를 구성하는 인접 탄소나노튜브 사이의 약한 계면결합을 야기하기 때문이다. 이로 인해, 탄소나노튜브섬유는 이론적으로 예상되는 기계적 물성보다 낮은 물성을 나타내게 된다.
탄소나노튜브섬유가 우수한 물성을 갖는 것을 저해하는 근본적인 이유는 탄소나노튜브섬유를 구성하는 탄소나노튜브 사이의 약한 계면 결합력이다. 따라서 각각의 탄소나노튜브간을 가교 또는 계면결합력을 향상시켜 줄 수 있는 화학적인 결합을 형성하여 탄소나노튜브 사이의 계면결합력을 향상시켜줄 경우 기계적 물성이 크게 향상된 탄소나노튜브섬유를 제조할 수 있을 것으로 고려된다.
이를 위한 일환으로, 당업계에서는 탄소나노튜브 사이의 화학적인 결합을 형성시켜서 탄소나노튜브섬유의 기계적 물성을 향상시키는 습식 반응이 검토되어 왔다. 그러나 이러한 습식 반응은 상당히 긴 반응 시간을 필요로 하고, 용매 상에서 탄소나노튜브섬유의 처리 과정에서 발생하는 폐수 처리 공정을 필요로 하기 때문에 산업화 측면에서 공정설비 측면과 폐수 처리과정에서 추가적인 비용을 요구하게 되어 결과적으로 제조단가의 향상을 초래한다. 이점은 차후에 탄소나노튜브섬유의 대량화, 산업화 측면에서 문제점을 야기할 것으로 고려된다. 그 밖에도, 고속으로 이루어지는 탄소나노튜브섬유 합성 공정에 이어지는 연속 공정으로 배치되기 곤란한 점이 있다.
이와 같은 탄소나노튜브섬유를 제조하기 위한 종래기술인 미국 등록특허 US7704480B에는 탄소나노튜브 어레이로부터 얻어지는 탄소나노튜브를 유기용매를 이용하여 집속하는 기술이 기재되어 있으나, 이는 전술한 바와 같이 용매 상에서 탄소나노튜브섬유의 처리 과정에서 발생하는 폐수 처리 공정이 필요한 단점과 집속되는 탄소나노튜브 간에 결합력은 반데르발스 힘에 의존하여 그 계면의 접착력이 낮은 단점이 있고, 유럽 등록특허 EP2145043B에는 가교제인 다이비닐벤젠(Divinylbenzene: DVB)을 이용한 탄소나노튜브의 집속도(packing density)를 향상시키는 기술이 기재되어 있으나, 추가적으로 부여되는 가교제에 의하여 탄소나노튜브섬유 고유의 낮은 전기비저항, 높은 열전도율을 저해하는 단점이 존재한다.
한편, 이러한 탄소나노튜브 사이의 화학적 결합을 이용하는 습식공정이 아닌 방법으로 탄소나노튜브섬유를 제조하는 방법으로는 미국 공개특허 US2010-0284896A에 양성자선 조사(proton irradiation)를 이용하여 탄소나노튜브 사이의 가교를 유도하며 꼬임을 부여하여 탄소나노튜브섬유를 제조하는 방법에 대하여 기재되어 있으나, 이는 기판으로부터 성장하는 탄소나노튜브를 섬유화하는 방법으로 고속으로 이루어지는 탄소나노튜브섬유 합성 공정에 이어지는 연속 공정으로 배치되기 곤란한 단점을 가지고 있다.
ACS Nano, Kai Liu, 2012, 4, 5827.
Carbon, Kackie Y. Cai, 2012, 50, 4655.
Nat. Mater., Krasheninnikov AV., 2007, 6, 723.
Carbon, Hyunh C.P., 2011, 49, 4940.
이에, 본 발명자들은 플라즈마 방전처리를 이용한 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소나노튜브섬유를 제조하는 제조장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
특히, 탄소나노튜브섬유의 제조시에 발생하는 폐수의 처리를 최소화할 수 있도록 건식공정을 이용한 탄소나노튜브섬유를 제조하는 장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 기존의 탄소나노튜브를 제조하는 장치 및 제조방법과 다양한 형태로 결합하여 사용할 수 있는 플라즈마 방전처리를 이용한 탄소나노튜브섬유를 제조하는 장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 제조 공정 설비를 단순화하고 제조 시간을 단축할 수 있도록 인라인 방식으로 탄소나노튜브섬유를 제조 하는 장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 고강도의 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소나노튜브섬유를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태로 탄소나노튜브섬유 공급부; 상기 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전장치; 및 상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치가 제공된다.
또한, 상기 플라즈마 방전장치는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 사이에 인가되는 전위차에 의해 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원이 포함될 수 있다. 상기 전극과 전원 사이에는 전력 이송을 최대화하기 위해 매칭네트워크가 추가될 수 있다.
상기 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 활성종 및 가스종의 이송을 위해 가스 분사 등의 수단으로 플라즈마로부터 탄소나노튜브섬유로 향하는 방향으로 가스의 흐름이 유도될 수 있다.
또한 상기 전극 중 일부 전극이 탄소나노튜브섬유와 다른 전극 사이에 배치될 수 있으며, 이때 플라즈마에서 발생하는 활성종 및 가스종과 탄소나노튜브섬유의 접촉을 위해 상기 일부 전극이 구멍이 뚫린 형태로 제작될 수 있다.
상기 방전장치와 다른 실시 예로, 상기 플라즈마 방전장치는 탄소나노튜브섬유에 연결되는 제1전극과, 상기 탄소나노튜브 근방에 배치된 제2전극을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 방전장치는 상기 제1전극과 제2전극 사이 전위차로 플라즈마 방전을 유도하며, 상기 전위차를 공급하는 전원이 포함될 수 있다. 상기 전극과 전원 사이에는 전력 이송을 최대화하기 위해 매칭네트워크가 추가될 수 있다. 상기 이때 상기 제1전극은 롤러 등과 같이 탄소나노튜브섬유 이송장치 역할을 수행하는 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태로 상기 탄소나노튜브섬유 공급부는 상기 플라즈마 방전장치와 별도로 구성되는 탄소나노튜브섬유 제조 장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유를 플라즈마 방전장치로 공급되도록 구성하여 탄소나노튜브 합성 분위기와 다른, 탄소나노튜브 계면에서의 결합력을 향상시키기 적합한 가스분위기에서 플라즈마 방전을 유도할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브섬유 공급부는 상기 플라즈마 방전장치의 상부에 일체로 구성되는 탄소나노튜브섬유 기상유동 합성장치일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 장치는 비활성기체, 산소원자함유기체, 탄화수소기체, 불화기체, 또는 질소원자 함유기체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합기체 상태에서 플라즈마 방전이 이루어지는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 장치에 의한 플라즈마 방전은 0.1 내지 2 기압 범위의 압력에서 수행되는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 장치에 의한 플라즈마 방전은 0 보다 크고 10 cm 이하 범위의 탄소나노튜브섬유와의 이격거리에서 수행되는 것 일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태로 탄소나노튜브섬유를 공급하는 탄소나노튜브섬유 공급단계; 상기 플라즈마 방전장치를 이용한 플라즈마 방전에 의하여 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전 단계; 및 상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 플라즈마 방전 단계;는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 사이의 전위차에 의하여 플라즈마 방전이 유도되는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 단계;는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극과 상기 탄소나노튜브섬유 근방에 배치된 제2전극 사이의 전위차에 의해 플라즈마 방전이 유도되는 것 일 수 있다. 이때 상기 제1전극은 롤러 등과 같이 탄소나노튜브섬유 이송장치 역할을 수행하는 형태일 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브섬유 공급단계;는 상기 플라즈마 방전장치와 별도로 구성되는 탄소나노튜브섬유 제조 장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유를 플라즈마 방전장치;로 공급되도록 구성하여 탄소나노튜브 합성 분위기와 다른, 탄소나노튜브 계면에서의 결합력을 향상시키기 적합한 가스분위기에서 플라즈마 방전을 유도할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브섬유 공급단계;는 상기 플라즈마 방전장치의 상부에 일체로 구성되는 탄소나노튜브섬유 기상유동 합성장치에 의하여 제조되는 탄소나노튜브섬유가 플라즈마 방전장치;로 공급되는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 단계는 비활성기체, 산소원자함유기체, 탄화수소기체, 불화기체, 또는 질소원자 함유기체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합기체 상태에서 플라즈마 방전이 이루어지는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 단계의 플라즈마 방전은 0.1 내지 2 기압 범위의 압력에서 수행되는 것 일 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전 단계의 플라즈마 방전은 0 보다 크고 10 cm 이하 범위의 탄소나노튜브섬유와의 이격거리에서 수행되는 것 일 수 있다.
본 발명에서 제공하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치는 다양한 기존의 탄소나노튜브섬유 제조 장치로부터 제조되는 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개별 탄소나노튜브 사이의 결합력을 향상을 통한 탄소나노튜브섬유의 물성을 향상을 위한 후처리 공정에 별도의 장치로 독립적으로 결합하여 사용할 수 있다.
또한, 탄소나노튜브섬유를 제조하는 기상유동 합성장치의 하부에 일체로 구성되도록 하여 탄소나노튜브섬유가 제조됨과 동시에 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시킬 수 있어 기존 장치의 교체를 최소화할 수 있는 산업 공정적 측면에서 큰 장점이 있다.
또한, 탄소나노튜브섬유의 형성 및 형성된 탄소나노튜브 섬유의 개질 및 집속이 하나의 장치에서 연속 공정으로 진행될 수 있는 단일 공정(one-step process)이기 때문에, 생산효율성 측면에서도 이점을 제공하여 탄소나노튜브섬유의 산업화 측면에서 매우 효과적이다.
또한, 습식 공정에서 발생되는 폐수 처리와 같은 공정이 필요하지 않으므로, 친환경적인 공정인 장점이 있을 뿐만 아니라 산업화에 있어서 폐수 처리에 요하는 부가적인 간접비용이 들지 않는다는 이점을 제공한다.
더불어, 본 발명에서 수득된 기계적 물성이 향상된 탄소나노튜브섬유는 기존 탄소나노튜브 섬유 보다 강화된 탄소나노튜브 복합소재 혹은 도전성 탄소나노튜브 섬유 소재로서 향상된 물성으로 제품의 품질과 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 8은 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 기계적 물성의 변화를 UTM(Universal tensile test)을 사용하여 조사한 Strain-Stress(S-S) 그래프를 나타낸다.
도 9는 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 Raman spectrum을 나타낸 그래프이다.
도 10은 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 Raman spectrum을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 8은 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 기계적 물성의 변화를 UTM(Universal tensile test)을 사용하여 조사한 Strain-Stress(S-S) 그래프를 나타낸다.
도 9는 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 Raman spectrum을 나타낸 그래프이다.
도 10은 Raw 탄소나노튜브섬유, 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 수득된 탄소나노튜브섬유의 Raman spectrum을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본원 명세서에서 플라즈마 방전이 탄소나노튜브 섬유의 '근방'에서 이루어진다고 함은 플라즈마 방전에 의해 탄소나노튜브 섬유의 현저한 표면개질이 일어날 수 있는 장소에서 플라즈마 방전이 이루어짐을 의미하며, 일 구현예에서 플라즈마 방전은 탄소나노튜브 섬유로부터 0 보다 크고 10cm 이내 범위의 이격거리를 두고 이루어질 수 있다.
플라즈마 방전장치에서의 플라즈마 가스는 아르곤과 헬륨과 같은 비활성기체, 산소(O2),이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO)와 같은 산소원자함유기체, 메탄(CH4), 에틸렌(C2H4), 아세틸렌(C2H2)과 같은 탄화수소기체, CF4, NF3, SF6와 같은 불소가 포함된 불화기체, 질소(N2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 암모니아(NH3)와 같은 질소원자 함유기체, 또는 상기 열거한 기체들의 혼합기체가 될 수 있으며 액체 상태로부터 기화시켜 사용할 수 있는 과산화수소(H2O2), 메탄올(CH3OH), 에탄올(C2H5OH), 아세톤(CH3COCH3) 및 탄소수가 6 내지 20인 탄화수소 액체 등을 포함할 수 있으며 이 경우, 가스 주입구에 액체 증발을 위한 장치가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 가스는 라디오 주파수(Radio Frequency) 플라즈마, 고주파 (0.3GHz ~ 20GHz) 플라즈마, 유전체장벽방전(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마, AC 또는 DC 글로우 방전, 중간 주파수(Middle Frequency) 플라즈마, 아크 플라즈마, 코로나 방전 플라즈마일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 플라즈마 방전처리는 0.1 내지 2 기압의 압력 하에 수행될 수 있으며, 바람직하게는 대기압 압력 하에서 수행될 수 있다. 다만 저압에서 유도결합 플라즈마로 방전하는 경우에는, 탄소나노튜브섬유의 현저한 물성 향상이 이루어지지 않을 수 있다.
상기 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 활성종 및 가스종의 이송을 위해 기체공급부(40)와 기체배출부(50)를 이용하여 가스 분사 등의 수단으로 플라즈마로부터 탄소나노튜브섬유로 향하는 방향으로 가스의 흐름이 유도될 수 있다.
본 발명에서는 탄소나노튜브섬유 공급부; 상기 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전장치; 및 상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 플라즈마 방전장치;는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 사이에서 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원이 포함될 수 있는데 이러한 장치의 일 구현예를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 탄소나노튜브섬유 제조장치(1)는 탄소나노튜브섬유 공급부(10)로 부터 탄소나노튜브섬유가 공급된다. 공급되는 탄소나노튜브섬유는 다양한 기존의 탄소나노튜브섬유 제조장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유가 공급이 가능하면 그 형태 및 공급되는 탄소나노튜브섬유의 형상 또한 제한되지 않는다. 공급되는 탄소나노튜브섬유는 플라즈마 방전장치(20)를 지나면서 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상되게 되고, 이어 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에 의하여 권취가 되며 보다 효율적인 권취를 위하여 롤러(31)가 구비될 수 있다. 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극(21, 22) 사이에서 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원(23)이 포함된다.
상기 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 공급되는 탄소나노튜브섬유는 하방으로 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리되는데, 탄소나노튜브섬유와 근접한 위치에서 발생되는 플라즈마에 의해 생성되는 가스종 혹은 활성종 물질이 탄소나노튜브섬유를 형성하는 탄소나노튜브 표면에 기능기를 형성함으로써 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면결합력을 향상시켜 결과적으로 탄소나노튜브섬유의 강도가 향상된다.
상기 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 활성종 및 가스종의 이송을 위해 기체공급부(40)와 기체배출부(50)를 이용하여 가스 분사 등의 수단으로 플라즈마로부터 탄소나노튜브섬유로 향하는 방향으로 가스의 흐름이 유도될 수 있다.
또한, 탄소나노튜브섬유 제조장치(1)는 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)과 기체배출부(50)를 포함하며, 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 탄소나노튜브섬유 제조장치의 플라즈마 방전장치;는 도 2에 나타낸 바와 같이 기본적인 구성은 도 1과 같으나 플라즈마 방전장치의 전극의 형태와 배치가 다른 것으로, 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 중 제1전극(21)이 탄소나노튜브섬유와 제2전극(22) 사이에 배치될 수 있으며, 이때 플라즈마에서 발생하는 활성종 및 가스종과 탄소나노튜브섬유의 접촉을 위해 상기 제1전극은 구멍이 뚫린 형태로 구비될 수 있다.
탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 공급되는 탄소나노튜브섬유는 하방 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리되어 강도가 향상되며, 기타 탄소나노튜브 제조장치의 구성은 도 1의 장치에서 설명한 바와 같이 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)과 기체배출부(50)를 포함하며, 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 탄소나노튜브섬유 제조장치의 플라즈마 방전장치;는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극과 상기 탄소나노튜브섬유 근방에 배치된 제2전극 사이의 전위차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 수 있는데 이는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 탄소나노튜브섬유 제조장치(1)는 탄소나노튜브섬유 공급부(10)로 부터 탄소나노튜브섬유가 공급된다. 공급되는 탄소나노튜브섬유는 다양한 기존의 탄소나노튜브섬유 제조장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유가 공급되기만 하면 그 형태 및 공급되는 탄소나노튜브섬유의 형상 또한 제한되지 않는다. 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극(21)과 상기 탄소나노튜브 근방에 배치되는 제2전극(22) 사이의 전위차에 의해서 플라즈마 방전이 유도되며 유도되는 플라즈마 방전에 의하여 플라즈마 방전장치(20)를 지나는 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상되게 되고, 이어 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에 의하여 권취된다. 이때 상기 제1전극(21)은 탄소나노튜브섬유 이송장치 역할을 수행하는 형태로 예를 들면 롤러와 같은 형태 또는 롤러에 연결되는 형태로 구성될 수 있다.
상기 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 형성된 탄소나노튜브섬유는 하방 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리된다.
탄소나노튜브섬유와 근접한 위치에서 발생되는 플라즈마에 의해 생성되는 가스종 혹은 활성종 물질이 탄소나노튜브섬유를 형성하는 탄소나노튜브 표면에 기능기를 형성함으로써 탄소나노튜브 섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면결합력을 향상시켜 결과적으로 탄소나노튜브섬유의 강도가 향상된다.
상기 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 활성종 및 가스종의 이송을 위해 기체공급부(40)와 기체배출부(50)를 이용하여 가스 분사 등의 수단으로 플라즈마로부터 탄소나노튜브섬유로 향하는 방향으로 가스의 흐름이 유도될 수 있다.
각각의 전극(21, 22)에는 전위차를 공급하는 전원(23)이 포함되고, 또한, 탄소나노튜브섬유 제조장치(1)는 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)과 기체배출부(50)를 포함하며, 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치 및 이를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조를 위한 단일공정(one-step process)에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 탄소나노튜브섬유가 제조됨과 동시에 플라즈마 방전장치(20)를 거치고 롤러(31)를 거쳐서 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에서 권취가 이루어지게 된다. 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극(21, 22) 사이에서 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원(23)이 포함된다.
상기 탄소나노튜브섬유 제조장치는 탄소나노튜브/탄소나노튜브섬유가 제조되어 수직 방향으로 하방 이동하여 플라즈마 방전 처리될 수 있는 수직 형태를 갖는다면 그 형태 및 종류에 있어서 특별히 제한되지 않는다.
상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 상부에는 주입구(60)가 마련되어 있으며, 상기 주입구(60)를 통해, 탄소 공급원, 촉매 및 활성제를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 제조를 위한 용액이 주입될 수 있다.
상기 탄소 공급원은 탄소를 포함하는 유기용매일 수 있으며, 비제한적인 예로는 에탄올(ethanol) 또는 아세톤(acetone)을 들 수 있다.
상기 촉매로는 다양한 촉매가 사용될 수 있으며, 비제한적인 예로는 메탈로센(metallocene), 보다 바람직하게는 페로센(ferrocene)을 들 수 있다. 상기 촉매는 0.01 내지 10.0 wt%, 바람직하게는 0.1 내지 4.0 wt%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 활성제로는 다양한 활성제가 사용될 수 있으며, 비제한적인 예로 티오펜(thiophen)을 들 수 있다. 상기 활성제는 0.01 내지 10.0 wt%, 바람직하게는 0.05 내지 3.0 wt%의 양으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브섬유 제조장치에는 하나 이상의 가스를 장치에 공급하기 위한 기체공급부(40)와 기체배출부(50)가 마련되어 있을 수 있다. 이러한 가스의 비제한적인 예로는 수소, 암모니아, 질소, 아르곤 등을 들 수 있으며, 이들 가스를 개별적으로 혹은 동시에 공급 또는 배출할 수 있다.
상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 탄소나노튜브섬유 공급부(10)는 탄소나노튜브/탄소나노튜브섬유가 합성되는 구체적인 방법에 적합하게 설계될 수 있다. 이러한 합성방법은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법이라면 특별히 제한되지 않으며, 비제한적인 예로 전기 방전법, 레이저증착법, 기상 합성법, 열 화학기상 증착법, 플라즈마 화학기상증착법 등이 있다. 상기 탄소나노튜브는 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 단일벽탄소나노튜브(SWCNT)를 포함할 수 있다. 위와 같은 다양한 물리화학적 방법으로 합성된 탄소나노튜브는 합성방법에 따라 전이금속을 포함하거나 그러하지 않을 수 있다.
이러한 탄소나노튜브섬유 공급부(10)는 탄소나노튜브/탄소나노튜브 섬유가 합성되는 구체적인 방법 및 목적하는 탄소나노튜브 섬유의 물성에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 장치의 상부는 500 내지 1,500℃ 또는 900 내지 1,300℃의 온도 범위를 가질 수 있다. 또한, 탄소공급원, 촉매 및 활성제의 양, 용액주입속도, 가스 주입속도와 같은 조건에 따라 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브섬유의 구조를 제어 할 수 있다.
상기 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 형성된 탄소나노튜브섬유는 하방 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리되는데, 탄소나노튜브섬유와 근접한 위치에서 발생되는 플라즈마에 의해 생성되는 가스종 혹은 활성종 물질이 탄소나노튜브섬유를 형성하는 탄소나노튜브 표면에 기능기를 형성함으로써 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면결합력을 향상시켜 결과적으로 탄소나노튜브섬유의 강도가 향상된다.
상기 플라즈마 방전에 의해 만들어지는 활성종 및 가스종의 이송을 위해 기체공급부(40)와 기체배출부(50)를 이용하여 가스 분사 등의 수단으로 플라즈마로부터 탄소나노튜브섬유로 향하는 방향으로 가스의 흐름이 유도될 수 있다.
플라즈마 방전장치(20)는, 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 하방으로 이동하는 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극(21, 22) 사이에서 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원(23)이 포함된다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치는 도 5에 나타낸 바와 같이 기본적인 구성은 도 4과 같으나 플라즈마 방전장치의 전극의 형태와 배치가 다른 것으로, 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 중 제1전극(21)이 탄소나노튜브섬유와 제2전극(22) 사이에 배치될 수 있으며, 이때 플라즈마에서 발생하는 활성종 및 가스종과 탄소나노튜브섬유의 접촉을 위해 상기 제1전극은 구멍이 뚫린 형태로 구비될 수 있다.
탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 형성되는 탄소나노튜브섬유는 하방 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리되어 강도가 향상되며, 기타 탄소나노튜브 제조장치의 구성은 도 4의 장치에서 설명한 바와 같이 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)과 기체배출부(50)를 포함하며, 상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 상부에는 주입구(60)가 마련되어 있으며, 상기 주입구(60)를 통해, 탄소 공급원, 촉매 및 활성제를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 제조를 위한 용액이 주입될 수 있다. 기타 주요 구성은 도 4에 설명한 바와 동일하게 탄소나노튜브섬유의 형성 및 플라즈마 처리가 이루어지며, 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치는 도 6에 나타낸 바와 같이 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 탄소나노튜브섬유가 제조됨과 동시에 플라즈마 방전장치(20)을 거치고 롤러(31)를 거쳐서 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에서 권취가 이루어지게 된다. 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극(21)과 상기 탄소나노튜브 근방에 배치되는 제2전극(22) 사이의 전위차에 의해서 플라즈마 방전이 유도되며 유도되는 플라즈마 방전에 의하여 플라즈마 방전장치(20)를 지나는 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상되게 되고, 이어 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에 의하여 권취된다. 이때 상기 제1전극(21)은 탄소나노튜브섬유 이송장치 역할을 수행하는 형태로 구성될 수 있다.
탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 형성되는 탄소나노튜브섬유는 하방 이동되면서 플라즈마 방전장치(20)에 의해 플라즈마로 처리되어 강도가 향상되며, 기타 탄소나노튜브 제조장치의 구성은 도 4 및 도 5의 장치에서 설명한 바와 같이 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)와 기체배출부(50)를 포함하며, 상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 상부에는 주입구(60)가 마련되어 있으며, 상기 주입구(60)를 통해, 탄소 공급원, 촉매 및 활성제를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 제조를 위한 용액이 주입될 수 있다. 기타 주요 구성은 도 4에 설명한 바와 동일하게 탄소나노튜브섬유의 형성 및 플라즈마 처리가 이루어 지며, 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
본 발명에 또 다른 일 구현예인 플라즈마 방전장치를 이용한 일체형 탄소나노튜브섬유 제조장치 및 이를 이용한 탄소나노튜브섬유 제조를 위한 단일공정(one-step process)에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 탄소나노튜브섬유 공급부(10)에서 탄소나노튜브섬유가 제조되어 하방에 구비되는 롤러(31)에 의하여 물 또는 알코올 및 기타 유기용매 등이 존재하는 수조를 거쳐서 플라즈마 방전장치(20)로 이송된다. 즉, 탄소나노튜브섬유 공급부와 플라즈마 처리부의 가스분위기를 하부에 구성되는 수조에 의하여 격리함과 동시에 연속적인 공정을 구현할 수 있는 형태이다. 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극(21)과 상기 탄소나노튜브 근방에 배치되는 제2전극(22) 사이의 전위차에 의해서 플라즈마 방전이 유도되며 유도되는 플라즈마 방전에 의하여 플라즈마 방전장치(20)를 지나는 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상되게 되고, 이어 탄소나노튜브섬유 권취부(30)에 의하여 권취된다. 이때 상기 제1전극(21)은 탄소나노튜브섬유 이송장치 역할을 수행하는 형태로 롤러 또는 롤러에 연결되는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 형태의 구현예는 탄소나노튜브섬유의 제조와 이를 플라즈마로 처리하는 공정을 연속공정으로 진행할 수 있을 뿐만 아니라 탄소나노튜브섬유 제조공정과 플라즈마 처리공정의 공정조건을 서로 다르게 할 수 있는 장점이 있다.
도 7에 있어서도, 도 4 내지 도 6과 같이 추가로 플라즈마 방전을 위한 기체공급부(40)과 기체배출부(50)를 포함하며, 상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 상부에는 주입구(60)가 마련되어 있으며, 상기 주입구(60)를 통해, 탄소 공급원, 촉매 및 활성제를 포함하는 탄소나노튜브섬유 제조를 위한 용액이 주입될 수 있다. 그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 구조를 구비할 수 있다.
도 7의 플라즈마 방전장치(20)는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극(21)과 상기 탄소나노튜브 근방에 배치되는 제2전극(22) 사이의 전위차에 의해서 플라즈마 방전이 유도되는 형태만을 기재하였으나. 도 4와 같이 플라즈마 방전장치를 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극사이에서 플라즈마 방전이 유도되며, 상기 두 개 이상의 전극 사이에 전위차를 공급하는 전원으로 구성하거나, 도 5와 같이 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 두 개 이상의 전극 중 제1전극이 탄소나노튜브섬유와 제2전극사이에 배치될 수 있으며, 이때 플라즈마에서 발생하는 활성종 및 가스종과 탄소나노튜브섬유의 접촉을 위해 상기 제1전극은 구멍이 뚫린 형태로 구비할 수도 있다.
그 밖에도 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 탄소나노튜브섬유 제조장치와 플라즈마 처리장치의 구조를 구비할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
도 4에 도식적으로 기재한 탄소나노튜브섬유의 제조 장치를 사용하여 탄소나노튜브섬유를 제조 및 플라즈마 방전처리를 통하여 탄소나노튜브섬유를 제조하였다. 탄소나노튜브공급부인 상기 탄소나노튜브섬유 제조장치의 상부로부터 플라즈마 방전처리 전의 탄소나노튜브섬유를 수득하였고 이를 편의상 Raw 탄소나노튜브섬유(Raw CNTF)라 지칭한다.
제조된 Raw 탄소나노튜브섬유를 도 4에 기재한 탄소나노튜브섬유 제조 장치에 의하여 연속공정으로 대기압 라디오 주파수(13.56 MHz)의 플라즈마로 300W 산소 100 sccm에서 5분 동안 Ar 10 L/min으로 플라즈마 방전처리하면서 탄소나노튜브섬유를 제조하였다. 플라즈마 방전 처리된 탄소나노튜브섬유는 장치 내에서 집속하여 수거하였다.
제조된 Raw 탄소나노튜브섬유 및 플라즈마 방전 처리된 탄소나노튜브섬유의 인장 강도, 모듈러스, 연신율, ID/IG 비를 구하여 표 1에 기재하였다.
실시예 2
도 4에 도식적으로 기재한 탄소나노튜브섬유의 제조 장치를 사용하여 탄소나노튜브섬유를 제조 및 플라즈마 방전처리를 통하여 탄소나노튜브섬유를 제조하였다. 플라즈마 방전처리 조건인 대기압 라디오 주파수(13.56 MHz)의 플라즈마로 300W에서 5분 동안 Ar 10 L/min으로 처리하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 탄소나노튜브섬유를 제조 및 처리하였다. 이어서, 처리된 탄소나노튜브섬유의 인장 강도, 모듈러스, 연신율, ID/IG 비를 구하여 표 1에 기재하였다.
비교예 1
도 4에 도식적으로 기재한 탄소나노튜브섬유의 제조 장치를 사용하여 탄소나노튜브섬유를 제조 및 플라즈마 방전처리를 통하여 탄소나노튜브섬유를 제조하였다. 플라즈마 방전처리 조건인 저압 (100 mTorr), N2 유도결합 플라즈마로 300W에서 2분 동안 처리하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 탄소나노튜브섬유를 처리하였다. 이어서, 처리된 탄소나노튜브섬유의 인장 강도, 모듈러스, 연신율, ID/IG 비를 구하여 표 1에 기재하였다.
비교예 2
도 4에 도식적으로 기재한 탄소나노튜브섬유 제조 장치를 사용하여 탄소나노튜브섬유를 제조 및 플라즈마 방전처리를 통하여 탄소나노튜브섬유를 제조하였다. 플라즈마 방전처리 조건인, 저압 (100 mTorr), N2 유도결합 플라즈마로 20W에서 5분 동안 처리하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 탄소나노튜브섬유를 처리하였다. 이어서, 처리된 탄소나노튜브섬유의 인장 강도, 모듈러스, 연신율, ID/IG 비를 구하여 표 1에 기재하였다.
실험예 1
표 1의 결과에서 보이듯이 실시예 1과 2의 경우 Raw 탄소나노튜브섬유와 비교하여 향상된 기계적 물성을 나타낸 반면, 비교예 1과 2의 경우 Raw 탄소나노튜브섬유와 비교하여 감소한 기계적 물성 값을 나타내었다. 저압 플라즈마 처리 시 인장 강도가 오히려 하강한 것에 비해, 대기압 플라즈마 처리 시 향상된 인장 강도를 나타내었으며, 이는 저압 플라즈마 공정 시, 탄소나노튜브 표면이 Floating Voltage로 플라즈마에 비해 음의 전압으로 충전되어, 플라즈마 내 존재하는 이온에 의한 물리적 손상에서 기인하는 것으로 예상된다.
실험예 2
Raman spectroscopy분석결과에서 D-band는 탄소의 육각형 구조결정 내의 결함에 의한 피크로서 나타난다. 따라서 D-band와 G-band의 Intensity 비율 (ID/IG)을 비교함으로써 탄소물질의 결정성을 판단한다. 표 1의 결과에서 보이듯이 플라즈마 처리 후 ID/IG 비율이 증가하였다. 이는 플라즈마 공정을 통해서 탄소나노튜브섬유의 표면이 개질되어 탄소-탄소 사이의 sp2결합이 sp3 결합으로 전환되거나, 플라즈마 이온 및 활성종에 의한 표면 손상에 의해 sp2상 결함이 발생하는 것에서 기인하는 것으로 예상된다.
| 인장 강도 (N/tex) |
모듈러스 (N/tex) |
연신율 (%) |
ID/IG 비 | |
| Raw CNTF | 0.62±0.04 | 27.9±3.7 | 7.5±0.68 | 0.38 |
| 실시예 1 | 0.86±0.03 | 32.9±4.4 | 4.3±0.53 | 0.62 |
| 실시예 2 | 0.71±0.04 | 25.5±10.6 | 4.2±0.32 | 0.43 |
| 비교예 1 | 0.27±0.07 | 24.7±0.04 | 1.7±0.72 | 0.91 |
| 비교예 2 | 0.26±0.04 | 31±0.05 | 1.46±0.36 | 0.87 |
1: 탄소나노튜브섬유 제조장치 10: 탄소나노튜브섬유 공급부
20: 플라즈마 방전장치 21: 제1전극
22: 제2전극 23: 전원
30: 탄소나노튜브 권취부 31: 롤러
40: 기체공급부 50: 기체배출부
60: 주입구
20: 플라즈마 방전장치 21: 제1전극
22: 제2전극 23: 전원
30: 탄소나노튜브 권취부 31: 롤러
40: 기체공급부 50: 기체배출부
60: 주입구
Claims (12)
- 탄소나노튜브섬유 공급부, 상기 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전장치 및 상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취부를 포함하는 탄소나노튜브섬유 제조장치에 있어서,
상기 플라즈마 방전장치는 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극과 상기 탄소나노튜브섬유 근방에 배치된 제2전극 사이의 전위차에 의해 플라즈마 방전이 유도되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 탄소나노튜브섬유 공급부;는 상기 플라즈마 방전장치와 별도로 구성되는 탄소나노튜브섬유 제조장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유를 플라즈마 방전장치로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 탄소나노튜브섬유 공급부;는 상기 플라즈마 방전장치의 상부에 일체로 구성되는 탄소나노튜브섬유 기상유동 합성장치인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 플라즈마 방전장치;는 비활성기체, 산소원자함유기체, 탄화수소기체, 불화기체, 또는 질소원자 함유기체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합기체 상태에서 플라즈마 방전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치. - 탄소나노튜브섬유를 공급하는 탄소나노튜브섬유 공급단계;
상기 탄소나노튜브섬유와 전기적으로 연결되는 제1전극과 상기 탄소나노튜브섬유 근방에 배치되는 제2전극 사이의 전위차에 의해 유도되는 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브섬유를 구성하는 개개의 탄소나노튜브 사이의 계면에서의 결합력을 향상시키는 플라즈마 방전 단계; 및
상기 플라즈마 방전장치에 의하여 탄소나노튜브 사이의 계면 결합력이 향상된 탄소나노튜브섬유를 권취하는 탄소나노튜브섬유 권취단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 7에 있어서,
상기 탄소나노튜브섬유 공급단계;는 상기 플라즈마 방전장치와 별도로 구성되는 탄소나노튜브섬유 제조장치에 의하여 제조된 탄소나노튜브섬유를 플라즈마 방전장치;로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유의 제조방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 탄소나노튜브섬유 공급단계;는 상기 플라즈마 방전장치의 상부에 일체로 구성되는 탄소나노튜브섬유 기상유동 합성장치에 의하여 제조되는 탄소나노튜브섬유가 플라즈마 방전장치;로 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유의 제조방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 플라즈마 방전단계;는 비활성기체, 산소원자함유기체, 탄화수소기체, 불화기체, 또는 질소원자함유기체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합기체 상태에서 플라즈마 방전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140173298A KR101599494B1 (ko) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140173298A KR101599494B1 (ko) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101599494B1 true KR101599494B1 (ko) | 2016-03-03 |
Family
ID=55535658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140173298A KR101599494B1 (ko) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101599494B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220153451A (ko) * | 2021-05-11 | 2022-11-18 | 박영희 | 원단표면 개질을 위한 저온진공 플라스마장치의 전극구조 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080113242A (ko) * | 2006-04-24 | 2008-12-29 | 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 | 단층 카본나노튜브, 상기 단층 카본나노튜브를 함유하는 탄소섬유 집합체 및 그들의 제조 방법 |
| US20090282802A1 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Cooper Christopher H | Carbon nanotube yarn, thread, rope, fabric and composite and methods of making the same |
| US7704480B2 (en) | 2005-12-16 | 2010-04-27 | Tsinghua University | Method for making carbon nanotube yarn |
| US20100112276A1 (en) | 2005-07-08 | 2010-05-06 | Evgueni Vladimir Tsiper | Multiple Weak Cross-Linking of Carbon Nanotubes for Fiber Reinforcement |
| US20100284896A1 (en) | 2006-12-22 | 2010-11-11 | Arendt Paul N | Increasing the specific strength of spun carbon nanotube fibers |
| KR20120081427A (ko) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | 한국기계연구원 | 연속 섬유 및 ｆａｂｒｉｃ용 상온?상압 연속 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 |
| EP2145043B1 (en) | 2007-04-28 | 2013-07-17 | Q-Flo Limited | Method of increasing the density of carbon nanotube fibres or films |
| KR101309730B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2013-09-17 | 포항공과대학교 산학협력단 | 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법 |
| KR20140021116A (ko) * | 2012-08-07 | 2014-02-20 | 주식회사 포스코 | 탄소나노튜브 섬유사 제조방법 및 장치 |
-
2014
- 2014-12-04 KR KR1020140173298A patent/KR101599494B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100112276A1 (en) | 2005-07-08 | 2010-05-06 | Evgueni Vladimir Tsiper | Multiple Weak Cross-Linking of Carbon Nanotubes for Fiber Reinforcement |
| US7704480B2 (en) | 2005-12-16 | 2010-04-27 | Tsinghua University | Method for making carbon nanotube yarn |
| KR20080113242A (ko) * | 2006-04-24 | 2008-12-29 | 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 | 단층 카본나노튜브, 상기 단층 카본나노튜브를 함유하는 탄소섬유 집합체 및 그들의 제조 방법 |
| US20100284896A1 (en) | 2006-12-22 | 2010-11-11 | Arendt Paul N | Increasing the specific strength of spun carbon nanotube fibers |
| EP2145043B1 (en) | 2007-04-28 | 2013-07-17 | Q-Flo Limited | Method of increasing the density of carbon nanotube fibres or films |
| US20090282802A1 (en) | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Cooper Christopher H | Carbon nanotube yarn, thread, rope, fabric and composite and methods of making the same |
| KR20120081427A (ko) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | 한국기계연구원 | 연속 섬유 및 ｆａｂｒｉｃ용 상온?상압 연속 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 |
| KR101309730B1 (ko) * | 2012-05-25 | 2013-09-17 | 포항공과대학교 산학협력단 | 초고강도 탄소나노튜브 섬유사 제조방법 |
| KR20140021116A (ko) * | 2012-08-07 | 2014-02-20 | 주식회사 포스코 | 탄소나노튜브 섬유사 제조방법 및 장치 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ACS Nano, Kai Liu, 2012, 4, 5827. |
| Carbon, Hyunh C.P., 2011, 49, 4940. |
| Carbon, Kackie Y. Cai, 2012, 50, 4655. |
| Nat. Mater., Krasheninnikov AV., 2007, 6, 723. |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220153451A (ko) * | 2021-05-11 | 2022-11-18 | 박영희 | 원단표면 개질을 위한 저온진공 플라스마장치의 전극구조 |
| KR102574829B1 (ko) | 2021-05-11 | 2023-09-06 | 박영희 | 섬유 원단의 표면 개질을 위한 저온진공 플라스마장치의 전극구조 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hou et al. | Synthesis of carbon nanotubes by floating catalyst chemical vapor deposition and their applications | |
| US11462728B2 (en) | Structured composite materials | |
| Fan et al. | Recent progress in 2D or 3D N-doped graphene synthesis and the characterizations, properties, and modulations of N species | |
| Bati et al. | Synthesis, purification, properties and characterization of sorted single-walled carbon nanotubes | |
| Fong et al. | Recent developments in the selective dispersion of single-walled carbon nanotubes using conjugated polymers | |
| Schiff et al. | An ion-molecule scheme for the synthesis of hydrocarbon-chain and organonitrogen molecules in dense interstellar clouds | |
| Hussain et al. | Functionalization of carbon nanotubes by water plasma | |
| US8052075B2 (en) | Method for purification of semiconducting single wall nanotubes | |
| JP2010520148A (ja) | ホウ素ドープ単層ナノチューブ（ｓｗｃｎｔ） | |
| KR20140096994A (ko) | 미립자 분말 생성물의 기능화를 위한 장치 및 방법 | |
| US11932541B2 (en) | Process and apparatus for synthesizing multiwall carbon nanotubes from high molecular polymeric wastes | |
| Das et al. | Carbon nanotubes synthesis | |
| EP3831774A1 (en) | Method for preparing carbon nanotubes | |
| KR101599494B1 (ko) | 플라즈마 방전을 이용한 탄소나노튜브섬유 제조장치, 제조방법 및 그로부터 제조된 탄소나노튜브섬유 | |
| US10920085B2 (en) | Alteration of carbon fiber surface properties via growing of carbon nanotubes | |
| Yokoyama et al. | Low-temperature synthesis of multiwalled carbon nanotubes by graphite antenna CVD in a hydrogen-free atmosphere | |
| Uh et al. | Improved field emission properties from carbon nanotubes grown onto micron-sized arrayed silicon pillars with pyramidal bases | |
| Biro et al. | Direct synthesis of multi-walled and single-walled carbon nanotubes by spray-pyrolysis | |
| US20170240426A1 (en) | Method of functionalizing surfaces of carbon nanomaterials | |
| Lin et al. | Comparisons on properties and growth mechanisms of carbon nanotubes fabricated by high-pressure and low-pressure plasma-enhanced chemical vapor deposition | |
| Mori et al. | Characterization of carbon nanofibers synthesized by microwave plasma-enhanced CVD at low-temperature in a CO/Ar/O2 system | |
| Ding et al. | Towards graphane field emitters | |
| Lone et al. | Selective Growth of Single Wall Carbon Nanotubes Uniformly Grown by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition System | |
| Titov et al. | Fragmentation of Toluene by Non-Thermal Plasmas in Liquids | |
| Oliveira et al. | 18 Reaction of Multiwalled Carbon Nanotubes with Gaseous Oxygen and Chlorine Atoms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200203 Year of fee payment: 5 |