KR101617963B1 - Method of patterning for self assembled reduced graphene oxide film - Google Patents

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KR101617963B1
KR101617963B1 KR1020140161458A KR20140161458A KR101617963B1 KR 101617963 B1 KR101617963 B1 KR 101617963B1 KR 1020140161458 A KR1020140161458 A KR 1020140161458A KR 20140161458 A KR20140161458 A KR 20140161458A KR 101617963 B1 KR101617963 B1 KR 101617963B1
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self
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graphene
reduced graphene
assembled film
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안성일
정주라
김용우
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신라대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for patterning a reduced graphene self-assembly membrane and a patterned reduced graphene self-assembly membrane. According to the method, at the moment when graphenes having oxidized surfaces are reduced, by using self-assembly of graphene pieces, a reduced graphene self-assembly membrane is produced and patterned. The method comprises the steps of: producing a reduced graphene intermediate solution by adding a reducing agent in graphene oxide; sequentially disposing a liquid-absorbing cloth and a substrate on an upper side of a heating means; coating the reduced graphene intermediate solution on the substrate when temperature of the substrate becomes a predetermined temperature after being heated by the heating means; blocking air flow in the substrate on which the reduced graphene intermediate solution is coated, and producing a self-assembly membrane; drying moisture in a lower side of the self-assembly membrane; disposing a patterning means in an upper side of the self-assembly membrane, and applying pressure; and removing the patterning means.

Description

환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법{METHOD OF PATTERNING FOR SELF ASSEMBLED REDUCED GRAPHENE OXIDE FILM} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of patterning a reduced graphene self-

본 발명은 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법 및 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면이 산화된 그래핀들이 환원되는 순간 그래핀 조각들의 자가 조립 현상을 이용한 환원 그래핀 자가 조립막을 제조하고 이를 패턴화하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법 및 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of patterning a reduced graphene self-assembled film and a patterned reduced graphene self-assembled film, and more particularly to a method of reducing graphene self- To a method of patterning a reduced graphene self-assembled film and a patterned reduced graphene self-assembled film to fabricate and pattern the pin self-assembled film.

그래핀(graphene)은 탄소 원자가 육각형 격자로 정렬된 2차원 탄소 단일층으로서, 주목할 만한 전기적, 화학적 및 기계적 특성을 지닌 유망한 신규 나노 소재로서 각광받고 있다. 그래핀은 양자 소자, 나노 복합체 및 차세대 초박막 개발에 영향을 미칠 수 있다.Graphene is a promising new nanomaterial with remarkable electrical, chemical and mechanical properties as a two-dimensional carbon single layer with carbon atoms arranged in hexagonal lattices. Graphene can affect the development of quantum devices, nanocomposites and next generation ultra thin films.

탄소의 구조 중 가장 자 알려진 구조 중 한가지인 그래파이트(graphite)는 탄소 원자가 sp2혼성만을 가지고 6각형 모양만으로 연결된 판상의 2차원 그래핀 시트가 적층되어 있는 구조이다. Graphite, which is one of the most known structures of carbon, is a structure in which plate-like two-dimensional graphene sheets are stacked with only carbon atoms having sp 2 hybridization and connected by hexagonal shape only.

최근, 그래파이트로부터 한층 또는 수층의 그래핀 시트를 벗겨내어 시트의 특성을 조사한 결과 매우 높은 전도 특성을 지닌다는 것이 알려졌다. In recent years, it has been known that peeling a graphene sheet from a graphite sheet or an aqueous layer to examine the characteristics of the sheet has a very high conduction characteristic.

현재까지 알려진 그래핀 시트의 이동도는 약 20,000 내지 50,000 cm2/Vs의 높은 값을 가진다고 알려져 있으며, 그래핀은 열적, 전기적, 기계적 특성이 우수하여 탄소나노튜브만큼 많은 영역에서 그 응용성이 기대되고 있다. The mobility of the graphene sheet known to date is known to have a high value of about 20,000 to 50,000 cm 2 / Vs. Graphene has excellent thermal, electrical and mechanical properties, .

특히, 그래핀이 가지고 있는 이차원구조는 독특한 물리적 성질과 더불어 전기-전자적 응용 측면에서 여타의 탄소 동소체들과는 다른 장점을 가지고 있으며, 이차원 구주로 인하여 인쇄, 식각 등으로 대표되는 TOP-DOWN방식의 일반적인 반도체 공정을 도입해서 전자회로를 구성할 수 있는 장점이 있다. In particular, the two-dimensional structure of graphene has distinctive physical properties as well as advantages over other carbon isotopes in terms of electro-electronic applications. In general, TOP-DOWN type semiconductors represented by printing, etching, And an electronic circuit can be constructed by introducing a process.

이러한 대규모의 응용을 위해서는 대면적의 그래핀을 반도체 기판 위에 반드는 것이 무엇보다 중요하며, 그래핀을 만드는 대표적인 방법은 열기상 화학 증착법(CVD)을 이용하거나 그래파이트 원료를 산화시켜 산화 그래핀을 얻은 후 이를 다시 환원 시키는 방법이 대표적이다. For this large-scale application, it is of utmost importance that a large-area graphene is placed on a semiconductor substrate. A representative method of making graphene is to use a hot chemical vapor deposition (CVD) method or oxidizing a graphite raw material to obtain graphene oxide This is a typical way of reducing the amount of money.

후자의 경우, 용액 내에 분산 특성이 좋아서 다양한 응용성이 기대되지만 산화 그래핀에서 환원시켜 얻은 그래핀은 어떤 환원제를 이용하더라도 그래핀 간의 방향족성 클러스터간의 반데르발스(van der waals)힘에 의해서 침전이 형성되어 다시 분산시켜서 환원된 그래핀 용액을 제조한다. In the latter case, the dispersion properties in the solution are good and various applications are expected. However, graphene obtained by reduction from oxidized graphene is not precipitated by the van der Waals force between the aromatic clusters between graphens, Is formed and dispersed again to prepare a reduced graphene solution.

이를 다시 분산시키더라도 환원 그래핀은 단일층으로 있지 않고 다층으로 존재하게 되어 단일 층이 분산된 환원 그래핀을 얻는 것이 어려워 자기 조립막을 이용하는 그래핀 박막 제조 시에도 균일한 막 두께 및 전기적 특성을 지니는 막을 제조하기는 쉽지 않다. 또한, CVD그래핀을 포함하여 산화 그래핀 막 및 환원 그래핀 막을 어렵게 제조 하더라도 이를 패턴화시키는 방법이 개발되어 왔으나, 패턴 뭉개짐과 더불어 대면적으로 패턴화 시키는 방법은 거의 알려져 있지 않다. It is difficult to obtain reduced graphenes in which a single layer is dispersed because the reduced graphene is not a single layer but exists as a multilayer, and thus it is difficult to obtain a reduced graphene having uniform thickness and electrical characteristics even when manufacturing a graphene thin film using the self- It is not easy to produce a film. Further, even if a graphene oxide film and a reduced graphene film including CVD graphene are hardly manufactured, a method of patterning the oxide graphene film and the reduced graphene film has been developed. However, there is little known method for patterning large area together with pattern collapse.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제1400961호(공개일:2014.05.22., 레이저를 이용한 그래핀 패턴화 방법)가 있다.
A related prior art is Korean Patent No. 1400961 (published on May 21, 2014, a method of graphening a pattern using a laser).

본 발명은 산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원반응을 촉진시켜 형성된 그래핀 자가 조립막을 패턴화하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method for patterning a reduced graphene self-assembled film by patterning a formed graphene self-assembled film by adding a reducing agent to the oxidized graphene to promote a reduction reaction.

또한, 본 발명은 플렉서블한 형태로 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막을 활용할 수 있는 플렉서블하게 활용하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법 및 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막을 제공하기 위한 것이다. The present invention also provides a method for patterning a reduced graphene self-assembled film and a patterned reduced graphene self-assembled film which are flexibly utilized to utilize a reduced graphene self-assembled film patterned in a flexible form.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법은, 산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 중간체 용액을 제조하는 단계; 가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시키는 단계; 상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포하는 단계; 상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 자가 조립막을 형성시키는 단계; 상기 자가 조립막 하부의 수분을 건조시키는 단계; 상기 자가 조립막 상부에 패턴 수단을 위치시켜 압력을 가하는 단계; 및 상기 패턴 수단을 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of patterning a reduced graphene self-assembled film, comprising: preparing a reduced graphene intermediate solution by adding a reducing agent to the oxidized graphene; Placing the liquid absorbing cloth and the substrate on the heating means in order; Applying the reducing graphene intermediate solution to the substrate when the temperature of the substrate reaches a predetermined temperature by heating with the heating means; Blocking the air flow of the substrate to which the reducing graphene intermediate solution is applied and forming a self-assembled film; Drying the water under the self-assembling membrane; Placing the pattern means over the self-assembled film and applying pressure thereto; And removing the patterning means.

구체적으로, 상기 자가 조립막 하부의 수분을 건조시킨 이후, 수증기를 발생시켜 상기 기판과 자가 조립막 사이에 물 분자를 주입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the method may further comprise the step of drying the water under the self-assembled membrane and then generating water vapor to inject water molecules between the substrate and the self-assembled membrane.

또한, 상기 패턴 수단에 의해 패터닝된 자가 조립막을 타 기판에 접착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The method may further include bonding the self-assembling film patterned by the patterning unit to another substrate.

또한, 상기 타 기판에 접착시킨 패터닝된 자가 조립막을 열처리하여 부착시키는 것을 특징으로 한다. In addition, the patterned self-assembled monolayer adhered to the other substrate is heat-treated and adhered.

또한, 상기 열처리 시 온도는 적어도 80℃ 이상인 것을 특징으로 한다. Further, the temperature during the heat treatment is at least 80 캜.

또한, 상기 패턴 수단은 테이프 또는 패턴 스탬프인 것을 특징으로 한다. The pattern means may be a tape or a pattern stamp.

또한, 상기 자가 조립막은 상기 환원 그래핀 중간체 용액이 상기 환원제와의 환원 반응을 통하여 생성된 직후 자기 조립되는 것을 특징으로 한다. Also, the self-assembled film is characterized in that the reduced graphene intermediate solution is self-assembled immediately after the reduction reaction with the reducing agent.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법으로 형성되는 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a patterned reduced graphene self-assembled film formed by a patterning method of a reduced graphene self-assembled film.

또한, 상기 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막은 정전기 방지 소재, 전자파 차폐 소재, 및 전자전기 소자에서의 전극막으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
Further, the patterned reduced graphene self-assembled film is used as an antistatic material, an electromagnetic wave shielding material, and an electrode film in an electronic device.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 그래핀 조각 사이에 틈이 존재하지 않고, 매우 밀도가 높게 적층된 그래핀 조립막을 이용하여 대면적 패턴 막을 얻는 효과가 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention has an effect of obtaining a large-area pattern film by using a graphene granulation film in which there is no gap between pieces of graphene and is stacked with a very high density.

또한, 본 발명은 종래의 그래핀 패턴막에 비해서 값싸고, 대량 생산에 적합한 패턴화 방법을 얻는 효과가 있다. Further, the present invention has the effect of obtaining a patterning method which is inexpensive as compared with the conventional graphene pattern film and suitable for mass production.

또한, 본 발명은 패터닝된 자가 그래핀 조립막을 플렉서블한 기판에 접착하여 휨 특성을 가질 수 있는 효과가 있다.
Further, the present invention has an effect that the patterned self-graphene granulation film can be adhered to a flexible substrate to have a warp property.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법의 히드라진의 농도에 따른 히드라진 농도별 비교도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴이 형성되기 전의 환원 그래핀 자가 조립막을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막을 PET 기판에 접착시킨 모습을 나타낸 이미지이다.
1 is a flowchart illustrating a patterning method of a reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a patterning method of a reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention.
3 is a comparative view of hydrazine concentration according to the concentration of hydrazine in the patterning method of the reducing graphene self-assembled film according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a reduced graphene self-assembled film before a pattern of a patterned reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention is formed.
5 illustrates a patterned reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention.
6 is an image showing a patterned reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention bonded to a PET substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법을 나타낸 흐름도로서, 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법의 첫 번째 단계는 산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 중간체 용액을 제조한다(S110).FIG. 1 is a flow chart showing a patterning method of a reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a patterning method of a reduced graphene self-assembled film according to an embodiment of the present invention, The first step of the method of patterning the fin self-assembling film is to add a reducing agent to the oxidized graphene to prepare a reduced graphene intermediate solution (S110).

여기서, 산화 그래핀 형성하는 방법은 다음과 같다. Here, a method of forming graphene oxide is as follows.

산화 그래핀은 진한 황산용액에 그래파이트 및 질산나트륨염을 넣어 제1 용액을 형성한다. 이때, 실시예로는 진한 황산 50 내지 150ml에 그래파이트 2~4g 및 질산나트륨염 1~2g 넣어 제1 용액을 형성하고, 진한 황산(concentrated sulfuric acid)는 황산의 진한 수용액으로 그 농도는 90 내지 99%이다.The oxidized graphene is formed by adding graphite and sodium nitrate salt to a concentrated sulfuric acid solution. In this embodiment, the first solution is formed by adding 2 to 4 g of graphite and 1 to 2 g of sodium nitrate to 50 to 150 ml of concentrated sulfuric acid. The concentrated sulfuric acid is concentrated aqueous solution of sulfuric acid at a concentration of 90 to 99 %to be.

이어, 제1 용액의 온도를 0℃로 맞춘 후, 분말상태의 과망간산칼륨을 혼합한다. 이때, 실시예로 과망간산칼륨은 3 ~ 12g을 혼합하는 것이 바람직하다. Then, the temperature of the first solution is adjusted to 0 캜, and potassium permanganate in a powder state is mixed. At this time, it is preferable to mix 3 to 12 g of potassium permanganate as an example.

여기서, 제1 용액의 온도를 0℃로 맞추기 위해 제1 용액이 들어 있는 용기를 얼음물이 담겨져 있는 볼(bowl)에 침지시켜 온도를 맞출 수 있다. Here, to adjust the temperature of the first solution to 0 ° C, the container containing the first solution may be immersed in a bowl containing ice water to adjust the temperature.

이어, 과망간산칼륨이 첨가된 제1 용액을 기 설정 온도로 올려준다. 이때, 본 발명의 실시예에서 기 설정 온도는 35℃이나, 흑연의 종류에 따라서 온도를 20℃ 내지 80℃범위 내에서 조절할 수 있다. Then, the first solution to which potassium permanganate is added is raised to a predetermined temperature. At this time, in the embodiment of the present invention, the preset temperature is 35 ° C, but the temperature can be controlled within the range of 20 ° C to 80 ° C depending on the type of graphite.

기설정 온도는 산화 정도가 상온 근처 온도에서 많이 달라지므로, 온도 설정을 해야 산화 정도를 조절할 수 있다. Since the degree of oxidation of the preset temperature is greatly changed at a temperature near room temperature, the degree of oxidation can be controlled by setting the temperature.

여름에는 30℃ 내외, 겨울에는 20℃ 내외를 포함하여 본 발명의 실시예에서는 35도로 설정하여 균일한 샘플을 얻을 수 있었다.A uniform sample could be obtained by setting the temperature at about 30 DEG C in the summer and about 20 DEG C in the winter and setting it at 35 DEG in the embodiment of the present invention.

이어, 기 설정 온도에서 30 내지 90분간 유지시켜 산화정도를 조절한 후, 증류수를 첨가한다. 이때, 실시예로는 증류수를 100 내지 300ml 첨가한다. Then, the degree of oxidation is controlled by keeping the temperature at the predetermined temperature for 30 to 90 minutes, and then distilled water is added. At this time, as an example, 100 to 300 ml of distilled water is added.

이어, 반응하지 않고 남은 KMnO4(과망간산칼륨)을 환원시키기 위해 과산화수소수를 첨가하여 황화망간염을 형성한다.Then, hydrogen peroxide solution is added to reduce the unreacted KMnO 4 (potassium permanganate) to form manganese halide.

끝으로, 황화망간염에 합성된 산화 그래핀을 추출한다. 이때, 산화 그래핀을 추출하는 방법은 산화 그래파이트 및 그래핀을 함유한 용액을 증류수를 이용하여 분리되는 맑은 용액의 pH가 7이 되도록 복수회 원심부리 및 세척하는 과정을 반복하고, 이것으로 얻어진 산화 그래핀 파우더를 진공오븐에서 10 ~ 14시간 건조한 후, 산화 그래핀 2g을 증류수 200 내지 400ml에 분산시켜, 산화 그래핀이 분산된 증류수를 초음파 기기를 이용하여 산화 그래핀을 30분 내지 2시간 동안 분리시켜 추출한다. Finally, the oxidized graphene synthesized in manganese sulfide is extracted. At this time, the method of extracting the graphene oxide includes repeating centrifugal beating and washing the solution containing graphite oxide and graphene a plurality of times so that the pH of a clear solution separated by using distilled water becomes 7, After drying the graphene powder in a vacuum oven for 10 to 14 hours, 2 g of the oxidized graphene was dispersed in 200 to 400 ml of distilled water, and the distilled water containing the oxidized graphene was dispersed by using ultrasonic equipment for 30 minutes to 2 hours And extracted.

상기와 같은 방법으로 추출된 산화 그래핀을 증류수에 넣고, 환원제를 첨가하여 반응시켜 환원 그래핀 중간체 용액을 형성한다. 이와 같이 증류수에 산화 그래핀을 넣고 환원제를 첨가하는 순서로 진행되어야 반응속도 및 응집현상을 조절할 수 있다. 반대로 산화 그래핀에 환원제를 넣고 증류수를 넣으면 반응속도가 달라지고 응집현상이 발생될 수 있다. The oxidized graphene thus extracted is put into distilled water and reacted with a reducing agent to form a reduced graphene intermediate solution. Thus, the reaction rate and the aggregation phenomenon can be controlled by introducing the graphene oxide into the distilled water and adding the reducing agent. Conversely, if a reducing agent is added to the graphene oxide and distilled water is added, the reaction rate may vary and coagulation may occur.

더욱 바람직하게는 증류수 30ml에 0.02wt%의 산화 그래핀을 넣고, 농도가 6%인 환원제 히드라진 기준으로 9 내지 21ml을 첨가하여 15분간 반응시킨다. More preferably, graphene oxide of 0.02 wt% is added to 30 ml of distilled water, and 9 to 21 ml of a reducing agent hydrazine having a concentration of 6% is added, followed by reaction for 15 minutes.

이때, 환원제:산화 그래핀의 무게 비율은 15:1 내지 35:1범위이며, 환원제는 히드라진 또는 히드라진 유도체이며, 상기 히드라진 유도체는 모노메틸히드라진(mono-methyl-hydrazine) 또는 다이메틸히드라진(di-methyl-hydrazine)인 것이 바람직하다. 여기서, 히드라진은 다른 환원제에 비해 반응 후 비교적 잔류물이 남지 않는 환원제이고, 자기조립 반응시간 내에서 응집이 되지 않는다.The weight ratio of the reducing agent to the oxidized graphene is in the range of 15: 1 to 35: 1. The reducing agent is a hydrazine or hydrazine derivative. The hydrazine derivative may be mono-methyl-hydrazine or di- methyl-hydrazine. Here, hydrazine is a reducing agent that is relatively free of residues after the reaction compared to other reducing agents, and does not aggregate within the self-assembly reaction time.

여기서, 환원제의 무게가 산화 그래핀의 무게에 15배 미만이면 자기 조리막이 생성되지 않고, 환원제의 무게가 산화 그래핀의 무게에 35배를 초과하면 반응속도가 빨라져 침전에 의해서 자기조립막이 파괴되는 현상이 일어난다.If the weight of the reducing agent is less than 15 times the weight of the oxidized graphene, a self-assembled film is not formed. If the weight of the reducing agent exceeds 35 times the weight of the oxidized graphene, The phenomenon occurs.

즉 도 3과 같이 용액의 안정성이 떨어져 응집현상이 심하게 나타나고, 즉, rG06와 같이 35배를 초과하는 경우 급격한 응집이 발생되고 35배 이하에서는 안정적으로 용액이 유지됨을 알 수 있다. That is, as shown in FIG. 3, the stability of the solution deteriorates and the agglomeration phenomenon appears severely. That is, when it exceeds 35 times as in the case of rG06, rapid agglomeration occurs and the solution is stably maintained at less than 35 times.

또한, 히드라진 농도는 6% 내지 20%인 것이 바람직하고, 20%를 초과하면 응집현상이 발생된다. The hydrazine concentration is preferably 6% to 20%, and if it exceeds 20%, aggregation occurs.

여기서, 히드라진의 농도를 조절하는 용매제는 물을 사용한다. Here, water is used as a solvent for adjusting the concentration of hydrazine.

두 번째 단계는, 가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시킨다(S120). 이때, 가열 수단은 핫플레이트(hot plate)와 같이 기판의 온도를 상승 시킬 수 있는 수단이면 가능하다. In the second step, the liquid absorbing cloth and the substrate are placed on the heating means in order (S120). At this time, the heating means may be a means for raising the temperature of the substrate such as a hot plate.

또한, 액체 흡수용 천은 0.5 내지 1.5cm의 두께가 적당하며, 액체 흡수용 천은 증발된 수분을 흡수시켜 준다. Further, the liquid absorbing cloth is preferably 0.5 to 1.5 cm in thickness, and the liquid absorbing cloth absorbs the evaporated moisture.

또한, 기판은 유리 기판 또는 웨이퍼(wafer)일 수 있다. Further, the substrate may be a glass substrate or a wafer.

세 번째 단계는, 상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포한다(S130). 이때, 기판의 기 설정 온도는 30 ~ 40℃인 것이 바람직하고, 기판의 기설정 온도가 30 ~ 40℃일 때, 액체 흡수용 천의 온도는 50 내지 60℃정도이다. In the third step, the reduced graphene intermediate solution is coated on the substrate when the temperature of the substrate reaches a preset temperature by heating with the heating means (S130). At this time, the predetermined temperature of the substrate is preferably 30 to 40 DEG C, and when the predetermined temperature of the substrate is 30 to 40 DEG C, the temperature of the liquid absorbing cloth is about 50 to 60 DEG C. [

환원 그래핀 중간체 용액을 기판에 0.06 내지 0.15ml/cm2을 도포시킨다. 0.06 to 0.15 ml / cm < 2 > of the reducing graphene intermediate solution is applied to the substrate.

온도에 따라서 기판 전체를 코팅하기 위해서 넣어야 하는 환원 그래핀 중간체 용액의 양이 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 기판의 온도가 30~40℃일 때, 환원 그래핀 중간체 용액은 0.06 내지 0.15ml/cm2이 적정한다. The amount of the reducing graphene intermediate solution to be filled in order to coat the entire substrate according to the temperature may be varied. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the temperature of the substrate is 30 to 40 ° C, the reducing graphene intermediate solution is 0.06 to 0.15 ml / cm < 2 >

네 번째 단계는, 상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 자가 조립막을 형성시킨다(S140). 이때, 환원 그래핀 중간체 용액 상부에 환원 그래핀이 생성되면서 자가 조립막이 형성된다. The fourth step is to block the air flow of the substrate coated with the reducing graphene intermediate solution, and form a self-assembling film (S140). At this time, the reducing graphene is formed on the reduced graphene intermediate solution to form the self-assembled film.

이때, 기판의 공기 유동은 챔버 또는 덮개로 차단하며, 증발되는 수분이 기판에 떨어지지 않도록 상기 챔버 또는 덮개는 상부로 증발된 수분이 응열되어 기판상으로 떨어지지 않게 되는 형태를 갖는 것으로, 상단은 돔형 또는 원추 형태일 수 있다. At this time, the air flow of the substrate is blocked by the chamber or the cover, and the chamber or the cover has a shape in which the water evaporated at the upper part does not fall off onto the substrate so that moisture to be evaporated does not fall on the substrate, It can be in the form of a cone.

여기서, 공기의 유동을 차단하는 이유는 생성되는 막은 액상에 떠 있는 형태이므로 약간의 진동이나 공기의 유동에 따라 전체가 움직여 크랙이 발생될 수 있기 때문이다. Here, the reason why the air flow is blocked is that the generated film is floating in a liquid phase, and therefore, the entire film moves due to slight vibration or air flow, and cracks may be generated.

이때, 반응시간은 도포된 환원 그래핀 용액의 양에 따라 상이하지만 기판의 동일 온도를 유지하면서 50 내지 90분 동안 건조시킨다. At this time, the reaction time varies depending on the amount of the reduced graphene solution, but it is dried for 50 to 90 minutes while maintaining the same temperature of the substrate.

이와 같이, 환원제에 따라서 환원제를 첨가하더라도 환원되는 반응 시간이 상온에서는 상당히 길어 환원제가 혼합된 용액은 하루 이상 침전에 대한 안정성을 가지고, 이 기간 사이에 용액을 기판 상에 떨어뜨린 후 가열하게 되면, 환원 반응이 촉진되어 일부분이 환원 그래핀으로 석출된다. Thus, even if a reducing agent is added according to a reducing agent, the reaction time to be reduced is considerably long at room temperature, so that the solution containing the reducing agent has stability against precipitation for more than one day. When the solution is dropped on the substrate during this period, The reduction reaction is promoted, and a part of it precipitates as reduced graphene.

석출된 환원 그래핀은 용해도가 없기 때문에 용액 표면에 뜨게 되고 반응이 진행될수록 환원된 그래핀들이 용액의 표면상에서 자가 조립을 시작하여 궁극적으로 전 면적이 자기 조립된 형태로 나타나게 된다. Precipitated reduced graphenes float on the surface of the solution because of the lack of solubility, and as the reaction progresses, the reduced graphenes start to self-assemble on the surface of the solution, resulting in a self-assembled form of the entire area.

다섯 번째 단계는, 자가 조립막 하부의 수분을 건조시킨다(S150). The fifth step is to dry the moisture under the self-assembling membrane (S150).

이때, 자기 조립막은 수분이 증발되면서 기판에 고착된다.At this time, the self-assembled film is adhered to the substrate while moisture is evaporated.

또한, 자기 조립막은 용액의 농도에 따라서 다양한 두께를 가지는데 20nm 내지 100nm내외로 균일한 두께를 가지는 것이 바람직하다. Also, the self-assembled membrane has various thicknesses depending on the concentration of the solution, and preferably has a uniform thickness of about 20 nm to 100 nm.

도 4는 자가 조립막 수분이 건조된 후에 완성된 환원 그래핀 자가 조립막이다. 표면이 매우 반짝이는 모습을 확인 할 수 있다. FIG. 4 is a reduced graphene self-assembled film completed after the moisture of the self-assembled membrane is dried. You can see the surface is very shiny.

다음 단계는 상기와 같은 공정으로 형성된 환원 그래핀 자가 조립막(120)과 기판(110)사이에 수증기를 이용하여 물 분자를 주입시킨다(S155).In the next step, water molecules are injected between the reduced graphene self-assembled film 120 formed by the above-described process and the substrate 110 using water vapor (S155).

여기서, 형성된 환원 그래핀 자가 조립막(120)의 크기가 작을 경우에는 기판(110)으로부터 용이하게 분리할 수 있으나, 기판(110)의 사이즈가 대면적인 경우 자가 조립 반응 과정에서 기판(110)에 더욱 강한 접착력을 보이므로 기판(110)과 환원 그래핀 자가 조립막(120)의 접착력을 줄여주기 위해 60℃이하의 수증기를 적어도 10분 이상 처리하여 기판(110)과 환원 그래핀 자가 조립막(120) 사이에 물 분자를 주입시킨다. If the size of the formed reduced graphene self-assembling film 120 is small, it can be easily separated from the substrate 110. However, if the size of the substrate 110 is large, The substrate 110 and the reduced graphene self-assembled film 120 may be formed by treating the substrate 110 and the reduced graphene self-assembled film 120 with steam having a temperature of 60 ° C or lower for at least 10 minutes, 120). ≪ / RTI >

이때, 수증기의 온도가 60℃를 초과하면 물 분자 주입이 이루어지긴 하나, 온도가 높아질수록 열팽창에 의해서 환원 그래핀 자가 조립막에 크랙이 발생할 수 있다. If the temperature of the water vapor exceeds 60 ° C, water molecules are injected. However, as the temperature increases, cracks may occur in the reduced graphene self-assembled film due to thermal expansion.

여섯 번째 단계는 상기 자가 조립막 상부에 패턴 수단(130)을 위치시켜 접착한 후 압력을 가한다(S160).In the sixth step, the patterning means 130 is placed on the self-assembled film and adhered, and then the pressure is applied (S160).

이때, 패턴 수단(140)이 접착된 부분의 자가 조립막이 같이 박리되므로 접착된 부분이 잘 밀착되도록 롤을 이용하여 압력을 가함이 바람직하다. 이때, 압력은 기판손상되지 않는 범위 내에서 가할 수 있다. At this time, since the self-assembled film of the portion to which the pattern means 140 is adhered is peeled off, it is preferable to apply pressure using a roll so that the adhered portion adheres well. At this time, the pressure can be applied within a range where the substrate is not damaged.

여기서, 패턴 수단(140)은 테이프(Tape) 또는 패턴 스탬프(Pattern stamp)일 수 있다. Here, the pattern means 140 may be a tape or a pattern stamp.

여기서, 패턴 스탬프는 실리콘 소재, 실리콘 접착제가 있는 스탬프, 또는 정밀도를 요구하는 경우 PDMS(polydimethylsiloxane)고분자를 패턴하여 형성된 스탬프 일 수 있다. Here, the pattern stamp may be a stamp made of a silicone material, a silicone adhesive, or a PDMS (polydimethylsiloxane) polymer when precision is required.

마지막으로, 상기 패턴 수단을 제거한다(S170). 이때, 패턴 수단(130)이 제거 되면서 도 2의 (c)와 같이, 기판 상단에 패턴(140)으로 형성된 환원 그래핀 자가 조립막만 남게 된다.Finally, the pattern means is removed (S170). At this time, as shown in FIG. 2 (c), only the reduction graphene self-assembled film formed with the pattern 140 on the substrate is left while the pattern means 130 is removed.

도 5는 상기의 공정에 의해 패턴이 형성된 환원 그래핀 자가 조립막을 나타낸 것이다. FIG. 5 shows a reduced graphene self-assembled film having a pattern formed by the above process.

도 5와 같이 패턴이 형성된 환원 그래핀 자가 조립막을 다른 타 기판에 접착시키는 단계를 추가하여 패터닝된 자가 조립막을 활용할 수 있다. The patterned self-assembling film can be utilized by adding a step of bonding the reduced graphene self-assembled film having the pattern formed thereon to another substrate as shown in FIG.

여기서, 타 기판에 접착시킨 패터닝된 자가 조립막을 열처리하여 부착 시킬 수 있으며, 열처리 시 온도는 적어도 80℃ 이상인 것이 바람직하다. 이때, 열처리의 상한 온도는 기판의 변형이 일어나지 않는 범위까지로 한다. Here, the patterned self-assembled monolayer adhered to another substrate can be attached by heat treatment, and the temperature during the heat treatment is preferably at least 80 ° C. At this time, the upper limit temperature of the heat treatment is set to a range where the substrate is not deformed.

이때, 타 기판은 플라스틱류 일 수 있다. At this time, the other substrate may be a plastic type.

도 6과 같이 유리 기판에 있는 패턴이 형성된 환원 그래핀 자가 조립막을 유리 기판에서 분리하여 PET기판에 접착시켜 도 6의 오른쪽 사진과 같이 휩 특성을 가질 수 있도록 할 수 있다. As shown in FIG. 6, the reduced graphene self-assembled film having a pattern on the glass substrate is separated from the glass substrate and adhered to the PET substrate to have a whip characteristic as shown in the right photograph of FIG.

상기와 같은 방법으로 패턴이 형성된 환원 그래핀 자가 조립막은 정전기 방지 소재, 전자파 차폐 소재, 및 전자전기 소자에서의 전극막으로 사용될 수 있다. The reduced graphene self-assembled film having a pattern formed as described above can be used as an antistatic material, an electromagnetic wave shielding material, and an electrode film in an electronic device.

따라서, 본 발명은 그래핀 조각 사이에 틈이 존재하지 않고, 매우 밀도가 높게 적층된 그래핀 조립막을 이용하여 대면적 패턴 막을 얻는 효과가 있다. Therefore, the present invention has an effect of obtaining a large-area pattern film by using a graphene granulation film in which there is no gap between pieces of graphene and is stacked with a very high density.

또한, 본 발명은 종래의 그래핀 패턴막에 비해서 값싸고, 대량 생산에 적합한 패턴화 방법을 얻는 효과가 있다. Further, the present invention has the effect of obtaining a patterning method which is inexpensive as compared with the conventional graphene pattern film and suitable for mass production.

상기와 같은 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴화 방법 및 패터닝된 환원 그래핀 자가 조립막은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
The method of patterning the reduced graphene self-assembled film and the patterned reduced graphene self-assembled film as described above are not limited to the construction and operation of the embodiments described above. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

110 : 기판 120 : 그래핀 자가 조립막
130 : 패턴수단 140 : 패턴
110: substrate 120: graphene self-assembled film
130: pattern means 140: pattern

Claims (9)

산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 중간체 용액을 제조하는 단계;
가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시키는 단계;
상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포하는 단계;
상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 자가 조립막을 형성시키는 단계;
상기 자가 조립막 하부의 수분을 건조시키는 단계;
상기 자가 조립막 상부에 패턴 수단을 위치시켜 압력을 가하는 단계; 및
상기 패턴 수단을 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
Adding a reducing agent to the oxidized graphene to produce a reduced graphene intermediate solution;
Placing the liquid absorbing cloth and the substrate on the heating means in order;
Applying the reducing graphene intermediate solution to the substrate when the temperature of the substrate reaches a predetermined temperature by heating with the heating means;
Blocking the air flow of the substrate to which the reducing graphene intermediate solution is applied and forming a self-assembled film;
Drying the water under the self-assembling membrane;
Placing the pattern means over the self-assembled film and applying pressure thereto; And
And removing the patterning means. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 1에 있어서,
상기 자가 조립막 하부의 수분을 건조시킨 이후, 수증기를 발생시켜 상기 기판과 자가 조립막 사이에 물 분자를 주입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.

The method according to claim 1,
Further comprising the step of injecting water molecules between the substrate and the self-assembled film by generating water vapor after drying the moisture under the self-assembled film.

청구항 1에 있어서,
상기 패턴 수단에 의해 패터닝된 자가 조립막을 타 기판에 접착시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of adhering the self-assembled film patterned by the patterning means to another substrate.
청구항 3에 있어서,
상기 타 기판에 접착시킨 패터닝된 자가 조립막을 열처리하여 부착시키는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
The method of claim 3,
Wherein the patterned self-assembled monolayer adhered to the other substrate is heat-treated to attach the patterned self-assembled monolayer.
청구항 4에 있어서,
상기 열처리 시 온도는 80℃ 이상인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
The method of claim 4,
Wherein the temperature during the heat treatment is 80 DEG C or more.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴 수단은 테이프 또는 패턴 스탬프인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the patterning means is a tape or pattern stamp.
청구항 1에 있어서,
상기 자가 조립막은 상기 환원 그래핀 중간체 용액이 상기 환원제와의 환원 반응을 통하여 생성된 직후 자기 조립되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 자가 조립막의 패턴 형성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the self-assembled film is self-assembled immediately after the reduction graphene intermediate solution is formed through a reduction reaction with the reducing agent.
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