KR101648832B1 - 그래핀 제조장치 - Google Patents

그래핀 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101648832B1
KR101648832B1 KR1020150041649A KR20150041649A KR101648832B1 KR 101648832 B1 KR101648832 B1 KR 101648832B1 KR 1020150041649 A KR1020150041649 A KR 1020150041649A KR 20150041649 A KR20150041649 A KR 20150041649A KR 101648832 B1 KR101648832 B1 KR 101648832B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
etchant
graphene layer
base material
level maintenance
Prior art date
Application number
KR1020150041649A
Other languages
English (en)
Inventor
권용덕
김기수
Original Assignee
한화테크윈 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화테크윈 주식회사 filed Critical 한화테크윈 주식회사
Priority to KR1020150041649A priority Critical patent/KR101648832B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101648832B1 publication Critical patent/KR101648832B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C01B31/0446—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 그래핀 제조장치를 개시한다. 본 발명은, 전사필름, 제1 그래핀층, 금속기재 및 제2 그래핀층이 순차적으로 적층된 모재에 물을 분사하여 제2 그래핀층을 제거하는 제1 수세유닛과, 상기 제1 수세유닛과 연결되며, 상기 제2 그래핀층이 제거된 상기 모재를 제1 에칭액에 침지시켜 상기 금속기재를 제거하는 금속기재제거유닛과, 상기 금속기재제거유닛과 연결되며, 상기 금속기재가 제거된 상기 모재를 제2 에칭액의 혼합유체에 침지시켜 상기 제1 그래핀층의 가스를 제거하는 가스제거유닛을 포함한다.

Description

그래핀 제조장치{Graphene manufacturing apparatus}
본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그래핀 제조장치에 관한 것이다.
현재 탄소에 기반을 둔 재료로서, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 다이아몬드(diamond), 그라파이트(graphite), 그래핀(graphene) 등이 다양한 분야에서 연구되고 있다. 이 중, 탄소나노튜브가 1990년대 이후부터 각광을 받아 오고 있으나 최근에는 판상 구조의 그래핀(graphene)이 많은 주목을 받고 있다. 그래핀은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 수 nm 두께의 박막 물질로서, 그 내부에서 전하가 제로 유효 질량 입자(zero effective mass particle)로 작용하기 때문에 매우 높은 전기전도도를 가지며, 또한 높은 열전도도, 탄성 등을 가진다.
따라서, 그래핀이 연구된 이후로 그래핀에 대한 많은 특성 연구가 진행되고 있으며 다양한 분야에서 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이와 같은, 그래핀은 높은 전기 전도도 및 탄성 특성으로 인해 투명하고 플렉서블(flexible)한 소자에 적용하기에 적합하다.
상기와 같은 그래핀을 제조하기 위한 방법으로 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이러한 그래핀 제조장치는 한국공개특허공보 제2012-0088524호(발명의 명칭 : 그래핀 합성장치 및 합성방법, 출원인 : 삼성테크윈 주식회사, 성균관대학교산학협력단)에 구체적으로 개시되어 있다.
한국공개특허공보 제2012-0088524호
본 발명의 실시예들은 그래핀 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 전사필름, 제1 그래핀층, 금속기재 및 제2 그래핀층이 순차적으로 적층된 모재에 물을 분사하여 제2 그래핀층을 제거하는 제1 수세유닛과, 상기 제1 수세유닛과 연결되며, 상기 제2 그래핀층이 제거된 상기 모재를 제1 에칭액에 침지시켜 상기 금속기재를 제거하는 금속기재제거유닛과, 상기 금속기재제거유닛과 연결되며, 상기 금속기재가 제거된 상기 모재를 제2 에칭액의 혼합유체에 침지시켜 상기 제1 그래핀층의 가스를 제거하는 가스제거유닛을 포함하는 그래핀 제조장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 에칭액에는 제1 첨가제가 혼합되고, 상기 제2 에칭액에는 상기 제1 첨가제와 농도가 상이한 제2 첨가제가 혼합될 수 있다.
또한, 상기 금속기재제거유닛은, 상기 제1 에칭액이 저장되며, 상기 모재가 통과하는 제1 저장부와, 상기 제1 저장부의 상부에 설치되어 상기 모재와 접촉하며, 상기 제1 에칭액의 수위를 유지시키는 제1 상류수위유지롤러와, 상기 제1 저장부의 상부로부터 이격되며, 상기 상류수위유지롤러와 대향하도록 배치되어 상기 제1 에칭액의 수위를 유지시키는 제1 하류수위유지롤러와, 상기 제1 하류수위유지롤러와 인접하도록 배치되어 상기 제1 하류수위유지롤러와 상기 제1 그래핀층 사이로 기체를 분사하는 제1 수위유지노즐과, 상기 제1 저장부와 대향하도록 배치되며, 상기 제1 에칭액에 제1 분사부가 침지되는 제1 분사노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 에칭칭액분사노즐의 제1 분사부는 복수개의 제1 분사홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스제거유닛은, 상기 제2 에칭액이 저장되며, 상기 모재가 통과하는 제2 저장부와, 상기 제2 저장부의 상부에 설치되어 상기 제2 에칭액의 수위를 유지시키는 한쌍의 제2 수위유지롤러와, 상기 각 제2 수위유지롤러와 인접하도록 배치되어 상기 제2 수위유지롤러와 상기 제1 그래핀층 사이로 기체를 분사하는 제2 수위유지노즐과, 상기 제2 저장부와 대향하도록 배치되며, 상기 제2 에칭액에 제1 분사부가 침지되는 제2 분사노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스제거유닛은, 상기 제2 저장부 및 상기 제2 분사노즐 중 적어도 하나와 연결되어 상기 제2 에칭액을 중탕 방식으로 가열하는 제2 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 그래핀층의 손상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조장치를 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분 내지 F부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 액체저장부를 보여주는 단면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조장치를 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1의 A부분 내지 F부분을 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제2 액체저장부를 보여주는 단면도이다.
도 1 내지 3을 참고하면, 그래핀 제조장치(100)는 전사필름(F), 제1 그래핀층(G1), 금속기재(M) 및 제2 그래핀층(G2)이 적층된 모재(S)를 이송하면서 전사필름(F) 상에 제1 그래핀층(G1)만을 남길 수 있다. 이때, 전사필름(F)과 제1 그래핀층(G1)은 합착된 상태를 유지시킬 수 있다.
그래핀 제조장치(100)는 권출유닛(110), 제1 수세유닛(120), 금속기재제거유닛(130), 가스제거유닛(140), 제2 수세유닛(150), 건조유닛(160), 권취유닛(170), 버퍼유닛(180) 및 이송유닛(190)을 포함할 수 있다.
권출유닛(110)은 권취된 모재(S)가 권출될 수 있다. 이때, 권출유닛(110)은 제1 수세유닛(120)으로 모재(S)를 공급할 수 있다.
제1 수세유닛(120)은 모재(S)에 일정 압력의 물을 분사하여 제2 그래핀층(G2)을 제거할 수 있다. 이때, 제1 수세유닛(120)은 제1 수세챔버(121) 및 제1 수세노즐(122)을 포함할 수 있다. 제1 수세노즐(122)은 제1 수세챔버(121) 내부에 배치되어 물을 제2 그래핀층(G2)에 분사할 수 있다. 상기와 같은 물은 제2 그래핀층(G2)에 충돌하여 제2 그래핀층(G2)을 금속기재(M)로부터 분리시킬 수 있다.
금속기재제거유닛(130)은 제1 저장부(131), 제1 상류수위유지롤러(132), 제1 하류수위유지롤러(133), 제1 수위유지노즐(134), 제1 분사노즐(135) 및 제1 공급부(146)을 포함할 수 있다.
제1 저장부(131)는 제1 에칭액과 제1 첨가제를 저장할 수 있다. 이때, 제1 에칭액은 황산 및 과산화수소, 염산, 질산, 과류산나트륨 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 첨가제는 과산화수소의 산화 반응을 조절하기 위한 안정화제 등을 포함할 수 있다. 이때, 제1 첨가제는 상기에 한정되는 것은 아니며 그래핀 제조 시 사용되는 모든 첨가제를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 에칭액이 황산 및 과산화수소이고, 제1 첨가제가 안정화제인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
제1 저장부(131)는 이송유닛(190)의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 제1 저장부(131)는 제1 에칭액과 제1 첨가제가 저장될 수 있다. 또한, 제1 저장부(131)의 상부에는 이송유닛(190)이 배치되어 모재(S)가 이송될 수 있다.
제1 상류수위유지롤러(132)는 모재(S)의 이송 방향을 기준으로 상류측에 배치될 수 있다. 즉, 제1 상류수위유지롤러(132)는 권취유닛(170)과 가까운 곳에 배치될 수 있다. 이때, 제1 상류수위유지롤러(132)는 모재(S)와 접촉할 수 있다. 특히 제1 상류수위유지롤러(132)는 금속기재(M)에 접촉할 수 있다.
제1 상류수위유지롤러(132)는 제1 저장부(131)의 상부에 이격되도록 배치될 수 있다. 특히 제1 상류수위유지롤러(132)는 모재(S)의 상부의 제1 에칭액 및 상기 제1 첨가제가 넘치는 것을 방지함으로써 제1 에칭액 및 상기 제1 첨가제의 수위를 유지시킬 수 있다. 또한, 제1 상류수위유지롤러(132)는 금속기재(M)와 접촉함으로써 제1 상류수위유지롤러(132)와 금속기재(M) 사이로 제1 에칭액 및 제1 첨가제가 유출되는 것을 방지시킬 수 있다.
제1 하류수위유지롤러(133)는 모재(S)의 진행 방향을 기준으로 하류측에 배치될 수 있다. 이때, 제1 하류수위유지롤러(133)는 제1 상류수위유지롤러(132)로부터 이격되도록 배치될 수 있다.
제1 하류수위유지롤러(133)는 제1 저장부(131)의 상부에 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 하류수위유지롤러(133)는 제1 그래핀층(G1)과 접촉되지 않을 수 있다. 특히 제1 하류수위유지롤러(133)와 제1 그래핀층(G1) 사이로 제1 에칭액 및 제1 첨가제가 유출될 수 있다.
이러한 경우 제1 수위유지노즐(134)은 제1 하류수위유지롤러(133)와 제1 그래핀층(G1) 사이로 기체를 분사함으로써 제1 에칭액 및 제1 첨가제가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
제1 분사노즐(135)은 제1 저장부(131)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 특히 제1 분사노즐(135)은 제1 상류수위유지롤러(132) 및 제1 하류수위유지롤러(133) 사이에 배치될 수 있으며, 모재(S)의 상측에 배치도리 수 있다.
제1 분사노즐(135)은 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 분사하는 제1 분사부(135a)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 분사부(135a)는 복수개의 제1 분사홀(미도시)이 형성될 수 있으며, 복수개의 제1 분사홀은 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제1 분사노즐(135)은 적어도 한 개 이상 구비될 수 있으며, 제1 분사노즐(135)이 복수개 구비되는 경우 복수개의 제1 분사노즐(135)은 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
제1 분사부(135a)는 제1 에칭액과 제1 첨가제에 침지될 수 있다. 이때, 제1 분사부(135a)는 제1 에칭액과 제1 첨가제를 분사함으로써 제1 저장부(131) 내부의 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 순환시킬 수 있다.
제1 공급부(146)는 제1 저장부(131) 및 제1 분사노즐(135) 중 적어도 하나와 연결되어 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 공급할 수 있다. 이때, 제1 공급부(146)는 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 가열할 수 있다. 예를 들면, 제1 공급부(146)는 제1 에칭액 및 제1 첨가제에 열을 직접 가함으로써 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 가열시킬 수 있다. 다른 실시예로써 제1 공급부(146)는 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 저장하는 제1 공간이 별도로 구비되고, 상기 제1 공간을 감싸도록 다른 부재를 구비하여 제2 공간을 형성하고, 제2 공간에 별도의 유체를 수납하여 상기 유체를 가열함으로써 중탕 방식으로 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 가열하는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 공급부(146)가 제1 에칭액 및 제1 첨가제를 직접 가열하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
가스제거유닛(140)은 금속기재제거유닛(130)으로부터 공급되는 모재(S)의 제1 그래핀층(G1)의 표면의 가스를 제거할 수 있다. 특히 금속기재제거유닛(130)에서 금속기재(M)가 제거되는 경우 제1 에칭액과 금속기재(M) 사이의 반응으로 인하여 제1 그래핀층(G1) 상에 가스가 잔존할 수 있다.
가스제거유닛(140)은 제2 에칭액과 제2 첨가제를 통하여 잔존하는 가스를 제거할 수 있다. 이때, 제2 에칭액과 제2 첨가제는 제1 에칭액 및 제1 첨가제와 각각 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
가스제거유닛(140)은 제2 저장부(141), 제2 수위유지롤러(142), 제2 수위유지노즐(143), 제2 분사노즐(145) 및 제2 공급부(146)을 공급할 수 있다. 이때, 제2 저장부(141) 및 제2 분사노즐(145)은 제1 저장부(131) 및 제1 분사노즐(135)과 동일 또는 유사하게 형성되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 수위유지롤러(142) 및 제2 수위유지노즐(143)은 한쌍이 구비될 수 있다. 이때, 한쌍의 제2 수위유지롤러(142)는 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 각 제2 수위유지롤러(142)는 제1 상류수위유지롤러(132) 및 제1 하류수위유지롤러(133)와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 한쌍의 제2 수위유지노즐(143)은 서로 이격되도록 배치될 수 있으며, 각 제2 수위유지노즐(143)은 제1 수위유지노즐(134)과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 공급부(146)는 제1 공급부(146)와 유사하게 형성될 수 있다. 이때, 제2 공급부(146)는 제2 에칭액과 제2 첨가제가 저장되는 제2 내부탱크(146a)와, 제2 내부탱크(146a)의 외면으로부터 이격되도록 형성되며 제2 내부탱크(146a)와 연결되어 제2 내부탱크(146a)를 지지하는 제2 외부탱크(146b)를 포함할 수 있다. 제2 내부탱크(146a)는 불소수지인 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질(테프론 재질)로 형성될 수 있다.
또한, 제2 공급부(146)는 제2 외부탱크(146b)에 설치되어 제2 외부탱크(146b)를 가열시키는 제2 가열부(146c)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 가열부(146c)는 코일 등과 같은 히터를 포함할 수 있다.
제2 내부탱크(146a)와 제2 외부탱크(146b) 사이에는 물, 오일, 글리코켄 타입의 액체 등이 저장될 수 있다. 특히 제2 공급부(146)는 제2 에칭액과 제2 첨가제를 중탕 방식으로 가열하여 제2 저장부(141) 및 제2 분사노즐(145) 중 적어도 하나에 공급할 수 있다.
제2 수세유닛(150)은 제1 수세유닛(120)과 유사하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 수세유닛(150)은 제2 수세챔버(151)와, 제2 수세챔버(151) 내부에 배치되는 적어도 한 개 이상의 제2 수세노즐(152)을 포함할 수 있다.
제2 수세유닛(150)은 제1 그래핀층(G1)의 제2 에칭액 및 제2 첨가제를 물을 분사하여 제거할 수 있다. 또한, 제2 수세유닛(150)은 다단으로 형성되어 복수번 모재(S)를 세척할 수 있다.
건조유닛(160)은 제2 수세유닛(150)으로부터 공급되는 모재(S)의 수분을 제거할 수 있다. 이때, 건조유닛(160)은 기체를 모재(S)에 분사하는 건조노즐(161)을 포함할 수 있다. 또한, 건조유닛(160)은 건조노즐(161)에 냉풍을 공급하는 냉각부(162)를 포함할 수 있다. 이러한 냉각부(162)는 일반적인 냉동 사이클을 포함할 수 있으며, 다른 실시예로써 팬과 모터를 포함하는 것도 가능하다.
권취유닛(170)은 건조유닛(160)에서 건조된 모재를 권취할 수 있다. 버퍼유닛(180)은 권출유닛(110), 제1 수세유닛(120), 금속기재제거유닛(130), 가스제거유닛(140), 제2 수세유닛(150), 건조유닛(160) 및 권취유닛(170) 사이에 각각 배치되어 각 유닛을 서로 연결시킬 수 있다.
이송유닛(190)은 권출유닛(110), 제1 수세유닛(120), 금속기재제거유닛(130), 가스제거유닛(140), 제2 수세유닛(150), 건조유닛(160), 권취유닛(170) 및 버퍼유닛(180)을 관통하도록 설치되어 모재(S)를 이송시킬 수 있다. 이때, 이송유닛(190)은 일반적인 이송롤러와 모터를 포함할 수 있다. 다른 실시예로써 이송유닛(190)은 컨베이어 벨트, 구동롤러, 모터를 포함하는 것도 가능하다. 상기와 같은 이송유닛(190)은 상기에 한정되는 것은 아니며 모재(S)를 이송시킬 수 있는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 이송유닛(190)이 이송롤러와 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 상기와 같은 그래핀 제조장치(100)의 작동 방법을 살펴보면, 우선 제1 그래핀층(G1) 및 제2 그래핀층(G2)을 금속기재(M)의 양면에 각각 형성한 후 전사필름(F)을 제1 그래핀층(G1) 상에 합착한 후 권취하여 모재(S)를 준비할 수 있다.
이후 모재(S)를 권취유닛(170)에 설치한 후 일단을 권출유닛(110)에 설치할 수 있다. 권출유닛(110) 및 이송유닛(190)이 작동하면 모재(S)는 권취유닛(170)으로부터 권출유닛(110)으로 이송될 수 있다.
상기와 같이 이송되는 모재(S)는 우선 제1 수세유닛(120)을 통과하면서 제2 그래핀층(G2)이 제거될 수 있다. 이때, 제1 수세유닛(120)은 제1 수세노즐(122)을 통하여 물을 제2 그래핀층(G2)에 분사하면 제2 그래핀층(G2)이 물의 압력에 의하여 분사될 수 있다.
이후 제2 그래핀층(G2)이 제거된 모재(S)는 버퍼유닛(180)을 통과하여 제1 수세유닛(120)으로부터 금속기재제거유닛(130)으로 이송될 수 있다. 이때, 제1 상류수위유지롤러(132)는 금속기재(M)에 접촉할 수 있다.
상기와 같이 금속기재제거유닛(130)으로 이송된 모재(S)는 제1 에칭액과 제1 에칭액에 완전히 침지될 수 있다. 이때, 제1 분사노즐(135)은 제1 에칭액과 제1 첨가제를 제1 압력으로 분사할 수 있다. 특히 제1 에칭액과 제1 첨가제는 각각 제1 농도 및 제2 농도를 유지할 수 있다. 이러한 경우 제1 농도와 제2 농도의 단위는 g/L일 수 있다.
상기와 같이 제1 분사노즐(135)에서 제1 에칭액과 제1 첨가제가 분사되는 경우 제1 분사부(135a)는 제1 에칭액과 제1 첨가제에 삽입된 상태에서 제1 에칭액과 제1 첨가제가 분사됨으로써 제1 저장부(131) 내부의 제1 에칭액과 제1 첨가제가 빠르게 순환할 수 있다. 이때, 제1 분사노즐(135)은 제1 압력을 조절하거나 제1 에칭액과 제1 첨가제가 분사되는 양을 조절함으로써 제1 저장부(131) 내부의 제1 에칭액과 제1 첨가제의 순환 속도를 조절할 수 있다.
상기와 같이 순환하는 제1 에칭액과 제1 첨가제는 금속기재(M)를 식각할 수 있다. 따라서 모재(S)의 금속기재(M)는 이송 방향을 중심으로 상류에서 하류로 갈수록 두께가 작아질 수 있으며, 금속기재제거유닛(130)을 통과하는 경우 금속기재(M)가 제거될 수 있다.
상기와 같이 작업이 진행되는 경우 모재(S)의 이송 방향을 중심으로 하류측에서는 모재(S)의 금속기재(M)가 제거되어 제1 그래핀층(G1)이 노출될 수 있다. 이때, 제1 그래핀층(G1)은 차후에 다른 장치에 사용하는 것이므로 외력이 가해지거나 다른 물체와 접촉하는 경우 성능이나 물성의 저하가 유발될 수 있다. 이를 해결하기 위하여 제1 하류수위유지롤러(133)는 제1 그래핀층(G1)으로부터 이격된 상태로 제1 그래핀층(G1)과 접촉하지 않을 수 있다. 이때, 제1 하류수위유지롤러(133)와 제1 그래핀층(G1) 사이로 제1 에칭액 및 제1 첨가제가 유출됨으로써 제1 에칭액과 제1 첨가제의 수위가 변하는 것을 방지하도록 제1 수위유지노즐(134)은 기체를 분사할 수 있다. 따라서 제1 수위유지노즐(134)에서 분사되는 기체가 제1 하류수위유지롤러(133)와 제1 그래핀층(G1) 사이로 유출되는 제1 에칭액과 제1 첨가제를 가압함으로써 제1 에칭액과 제1 첨가제의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편, 금속기재(M)가 제거된 모재(S)는 금속기재제거유닛(130)으로부터 가스제거유닛(140)으로 공급될 수 있다. 이때, 가스제거유닛(140)은 금속기재제거유닛(130)과 유사하게 제2 에칭액 및 제2 첨가제를 통하여 모재(S)를 에칭할 수 있다. 특히 가스제거유닛(140)은 제1 그래핀층(G1) 상의 가스를 제거할 뿐만 아니라 금속기재제거유닛(130)에서 완전히 제거되지 못한 제1 그래핀층(G1)의 금속기재(M)를 제거하는 것도 가능하다. 또한, 제2 수위유지롤러(142)는 제1 그래핀층(G1)과 접촉하지 않을 수 있으며, 제2 수위유지노즐(143)은 제2 수위유지롤러(142)와 제1 그래핀층(G1) 사이로 유출되는 제2 에칭액과 제2 첨가제를 가압할 수 있다.
제2 분사노즐(145)은 제2 에칭액과 제2 첨가제를 제2 압력으로 분사할 수 있다. 이때, 제2 압력은 제1 압력과 상이하게 형성될 수 있다. 특히 제2 압력은 제1 압력보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 제2 분사노즐(145)은 제3 농도의 제2 에칭액과 제4 농도의 제2 첨가제를 분사할 수 있다. 이때, 제3 농도와 제4 농도의 단위는 g/L일 수 있다. 상기와 같은 제3 농도는 제1 농도와 동일 또는 유사할 수 있다. 반면 제4 농도는 제2 농도와 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로 제4 농도는 제2 농도보다 크게 형성될 수 있다.
따라서 제2 분사노즐(145)에서의 제2 압력과 제4 농도는 제1 분사노즐(135)에서의 제1 압력과 제2 농도와 상이하게 형성됨으로써 제1 그래핀층(G1)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 가스제거유닛(140)을 통과한 모재(S)는 제2 수세유닛(150)을 통과할 수 있다. 이때, 제2 수세유닛(150)에서는 복수개 구비되는 제2 수세노즐(152)에서 물을 분사하여 제1 그래핀층(G1) 상의 제2 에칭액과 제2 첨가제를 세척할 수 있다.
상기와 같이 세척된 모재(S)는 건조유닛(160)을 통과할 수 있다. 이때, 건조노즐(161)은 냉각된 기체를 분사함으로써 제1 그래핀층(G1) 상의 수분을 제거할 수 있다. 이러한 경우 건조노즐(161)은 슬릿(Slit) 형태로 형성될 수 있다.
건조가 완료된 모재(S)는 권취유닛(170)에 권취되어 보관될 수 있다.
상기와 같은 작업은 연속하여 수행될 수 있다. 특히 권취유닛(170)에서 모재(S)가 완전히 소진될 때까지 수행될 수 있다.
따라서 그래핀 제조장치(100)는 인라인 형태로 제조가 가능하므로 제조비용이 절감되고 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 그래핀 제조장치(100)는 제1 그래핀층(G1)과 외부 물체가 접촉하지 않음으로써 제1 그래핀층(G1)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 특히 그래핀 제조장치(100)는 제1 그래핀층(G1)와 외부 물체가 접촉하지 않음으로써 제1 그래핀층(G1)의 손상으로 인한 제1 그래핀층(G1)의 면저항값 저하를 방지할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 그래핀 제조장치
110: 권출유닛
120: 제1 수세유닛
130: 금속기재제거유닛
140: 가스제거유닛
150: 제2 수세유닛
160: 건조유닛
170: 권취유닛
180: 버퍼유닛
190: 이송유닛

Claims (8)

  1. 전사필름, 제1 그래핀층, 금속기재 및 제2 그래핀층이 순차적으로 적층된 모재에 물을 분사하여 제2 그래핀층을 제거하는 제1 수세유닛;
    상기 제1 수세유닛과 연결되며, 상기 제2 그래핀층이 제거된 상기 모재를 제1 에칭액에 침지시켜 상기 금속기재를 제거하는 금속기재제거유닛; 및
    상기 금속기재제거유닛과 연결되며, 상기 금속기재가 제거된 상기 모재를 제2 에칭액의 혼합유체에 침지시켜 상기 제1 그래핀층의 가스를 제거하는 가스제거유닛;을 포함하는 그래핀 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 에칭액에는 제1 첨가제가 혼합되고, 상기 제2 에칭액에는 상기 제1 첨가제와 농도가 상이한 제2 첨가제가 혼합되는 그래핀 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속기재제거유닛은,
    상기 제1 에칭액이 저장되며, 상기 모재가 통과하는 제1 저장부;
    상기 제1 저장부의 상부에 설치되어 상기 모재와 접촉하며, 상기 제1 에칭액의 수위를 유지시키는 제1 상류수위유지롤러;
    상기 제1 저장부의 상부로부터 이격되며, 상기 상류수위유지롤러와 대향하도록 배치되어 상기 제1 에칭액의 수위를 유지시키는 제1 하류수위유지롤러;
    상기 제1 하류수위유지롤러와 인접하도록 배치되어 상기 제1 하류수위유지롤러와 상기 제1 그래핀층 사이로 기체를 분사하는 제1 수위유지노즐; 및
    상기 제1 저장부와 대향하도록 배치되며, 상기 제1 에칭액에 제1 분사부가 침지되는 제1 분사노즐;을 포함하는 그래핀 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 분사노즐의 제1 분사부는 복수개의 제1 분사홀이 형성된 그래핀 제조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스제거유닛은,
    상기 제2 에칭액이 저장되며, 상기 모재가 통과하는 제2 저장부;
    상기 제2 저장부의 상부에 설치되어 상기 제2 에칭액의 수위를 유지시키는 한쌍의 제2 수위유지롤러;
    상기 각 제2 수위유지롤러와 인접하도록 배치되어 상기 제2 수위유지롤러와 상기 제1 그래핀층 사이로 기체를 분사하는 제2 수위유지노즐; 및
    상기 제2 저장부와 대향하도록 배치되며, 상기 제2 에칭액에 제1 분사부가 침지되는 제2 분사노즐;을 포함하는 그래핀 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스제거유닛은,
    상기 제2 저장부 및 상기 제2 분사노즐 중 적어도 하나와 연결되어 상기 제2 에칭액을 중탕 방식으로 가열하는 제2 공급부;를 더 포함하는 그래핀 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수세유닛, 상기 금속기재제거유닛 및 상기 가스제거유닛은 상기 제1 그래핀층과 비접촉하는 그래핀 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 수세유닛, 상기 금속기재제거유닛 및 상기 가스제거유닛을 관통하도록 설치되며, 상기 모재를 상기 제1 수세유닛, 상기 금속기재제거유닛 및 상기 가스제거유닛을 순차적으로 이송시키는 이송유닛;을 더 포함하는 그래핀 제조장치.
KR1020150041649A 2015-03-25 2015-03-25 그래핀 제조장치 KR101648832B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150041649A KR101648832B1 (ko) 2015-03-25 2015-03-25 그래핀 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150041649A KR101648832B1 (ko) 2015-03-25 2015-03-25 그래핀 제조장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101648832B1 true KR101648832B1 (ko) 2016-08-17

Family

ID=56873906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150041649A KR101648832B1 (ko) 2015-03-25 2015-03-25 그래핀 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101648832B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120001354A (ko) * 2010-06-29 2012-01-04 삼성테크윈 주식회사 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치
KR20120088524A (ko) 2011-01-31 2012-08-08 삼성테크윈 주식회사 그래핀 합성장치 및 합성방법
KR20140059070A (ko) * 2012-11-07 2014-05-15 삼성테크윈 주식회사 그래핀 시트 제조 장치 및 그래핀 시트 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120001354A (ko) * 2010-06-29 2012-01-04 삼성테크윈 주식회사 그래핀 전사필름 제조방법 및 그래핀 전사필름 제조장치
KR20120088524A (ko) 2011-01-31 2012-08-08 삼성테크윈 주식회사 그래핀 합성장치 및 합성방법
KR20140059070A (ko) * 2012-11-07 2014-05-15 삼성테크윈 주식회사 그래핀 시트 제조 장치 및 그래핀 시트 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4939545B2 (ja) 連続方法における平面状薄型基板の湿式化学処理のための装置
JP5258811B2 (ja) スリットノズル洗浄装置及び塗布装置
JP4780800B2 (ja) 基板表面の処理方法
CN102602152A (zh) 喷嘴板的清洁方法
KR20090091303A (ko) 휘발성 성분의 인-시튜 회수
US20140042124A1 (en) Film removing method, nozzle for removing film, and film removing device
JP2013248582A (ja) 電子材料用基板等の被洗浄物の洗浄装置およびその洗浄方法
KR101648832B1 (ko) 그래핀 제조장치
JP2010114123A (ja) 基板処理装置及び基板洗浄方法
JPWO2008072403A1 (ja) 非接触液シール装置及び方法
JP4785210B2 (ja) 基板搬送装置
US20120291708A1 (en) Vacuum deposition apparatus
KR101623277B1 (ko) 기판 처리 장치
JP3802446B2 (ja) 基板乾燥方法およびその装置
JP2010280925A (ja) 表面処理装置および表面処理システム、表面処理方法、これによって処理された帯状薄体
JP2008023467A (ja) フィルム洗浄装置
JP2009010256A (ja) 基板乾燥装置および方法
KR102451424B1 (ko) 롤투롤 플라즈마 생성 장치를 이용한 기재의 표면 세정 시스템 및 방법
JP2013198835A (ja) 塗工装置および塗工膜形成システム
CN107086187B (zh) 蚀刻装置、蚀刻方法以及由所述蚀刻方法所蚀刻的挠性膜
KR100929577B1 (ko) 롤러 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
TWI559432B (zh) Substrate processing device
KR101398618B1 (ko) 디스플레이용 기판의 세정장치 및 세정방법
JP3182815U (ja) 塗布ノズル洗浄装置
JP2009032868A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 4