KR101657181B1 - 마이크로파를 이용한 다공성 그래핀 필름과 그 제조방법 - Google Patents

마이크로파를 이용한 다공성 그래핀 필름과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사함으로써 다공성을 부여하고 전이금속 산화물을 형성시키는 방법과 이를 적용한 그래핀 필름에 관한 것으로서, 그래핀의 반데르발스 힘에 의한 응집현상으로 슈퍼캐패시터의 전극 활물질로의 응용이 제한적이었던 그래핀 소재에 마이크로파로 인해 그래핀 시트 사이 기공을 형성시켜 비표면적을 넓혀주었고 그래핀 전극표면 내로 이온이동 특성을 향상시키는 간단한 방법으로 다공성을 부여하여 재적층 현상을 제어하고 전기화학적 특성을 향상시키는 것이 가능하다.

Description

마이크로파를 이용한 다공성 그래핀 필름과 그 제조방법 {Porous Graphene Film by Microwave and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 그래핀 필름에 다공성을 부여하기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사함으로써, 다공성을 부여하고 전이금속 산화물을 형성시키는 방법 및 이를 적용한 다공성 그래핀 필름에 관한 것이다.
신 재생에너지 시스템의 요구와 디지털 기술의 발전에 따른 정보 통신기기의 수요 급증은 고밀도·고출력의 차세대 에너지 저장 시스템의 개발을 요구하고 있다. 이러한 요구에 부흥하여 차세대 에너지 저장 시스템으로 리튬 이온 이차전지와 전기화학적 캐패시터가 최근 개발되고 있다. 특히, 슈퍼캐패시터(supercapacitor)는 화학반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 계면으로의 이온 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용하여 급속 충방전, 높은 충방전 효율 특성, 고출력 및 반영구적인 사이클 수명 특성을 보이고 있다. 슈퍼캐패시터는 에너지를 저장하는 메커니즘에 따라서 전기이중층(electric double layer) 캐패시터와 의사캐패시터(pseudocapacitor)로 분류할 수 있다. 전기이중층 캐패시터는 주로 활성탄소계 전극재료를 사용하며 전기이중층에서의 정전기적 인력에 의한 전하의 분리에 의해서 에너지가 저장된다. 반면, 의사캐패시터는 전도성 고분자 및 금속산화물계 전극재료를 사용하여 전극과 전해질의 계면에서 발생하는 Faradaic 산화/환원 반응에 의해서 전하를 저장하는 시스템이다. 이러한 슈퍼캐패시터의 전하 저장 원리는 리튬 이온의 삽입/탈리에 의한 전하 저장 원리를 기반으로 한 배터리보다 낮은 에너지 밀도를 제공하게 된다. 슈퍼캐패시터 전지의 에너지 밀도(E)는 식 1에 나타낸 바와 같이 전극재료의 비축전용량(specific capacitance, C)과 전지의 충방전 전위범위(V)에 의해서 결정된다.
식 1) E = 1/2 CV2
따라서 고밀도·고출력의 전지를 개발하기 위해서는 높은 비축전용량을 갖는 전극재료의 개발과 넓은 전위창을 갖는 전해질의 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제 1351269호
그래핀(graphene)은 sp2 결합에 의한 2차원 구조로 이루어져 있으며, 넓은 표면적, 높은 전기전도도, 우수한 물리·화학적 특성을 지니고 있어 나노전자소자, 나노센서, 그리고 에너지 저장 및 변환소자에 이르기까지 매우 다양한 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 최근에는 용액 화학(solution chemistry) 방법의 개발로 인하여 그래핀의 대량 생산이 가능해져 슈퍼캐패시터 전극활물질의 대체물질로 가장 각광받고 있다. 하지만, 그래핀을 이용한 벌크형태의 전극물질 제조 시, 탄소나노튜브처럼 시트간의 반데르발스 힘에 의해 뭉쳐지는 기술적 한계를 지니고 있다. 그 결과, 그래핀 한 시트가 지니고 있는 우수한 특성들을 거시적(macroscopic) 영역으로의 사용이 제한되고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위하여 그래핀 시트를 메탈 지지체 위에 수직으로 세워 배열함으로써 우수한 전기화학적 특성을 증명하였다. 하지만, 벌크형태로의 전극제조가 어렵다는 기술적 한계에 의해서 상용화를 이루기 어려운 실정이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그래핀 필름에 다공성을 부여하고자, Hummer's 방법, Brodie's 방법, Staudenmaier's 방법 또는 Offeman 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 그래핀 옥사이드(graphene oxide)를 제조하고 이것을 용매에 분산시켜 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조하여, 이것으로부터 진공 여과법(vacuum filteration method), 랭뮤어 브로지트 방법(langmuir blodgett method) 또는 스핀코팅 방법(spin coating method) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 그래핀 옥사이드 필름을 제조한다. 상기 제조된 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사하여 다공성을 부여한다.
또는 전이금속 산화물을 형성된 다공성 그래핀 복합필름을 제조하고자, Hummer's 방법, Brodie's 방법, Staudenmaier's 방법 또는 Offeman 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 그래핀 옥사이드(graphene oxide)를 제조하고 이것을 용매에 분산시켜 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조한다. 여기에 전이금속 이온을 포함하는 화합물인 전이금속 전구체를 첨가한 후, 교반하여 혼합용액을 제조하고, 이것으로부터 진공 여과법(vacuum filteration method), 랭뮤어 브로지트 방법(langmuir blodgett method) 또는 스핀코팅 방법(spin coating method) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합필름을 제조한다. 여기에 마이크로파를 조사하여 전이금속 산화물을 형성된 다공성 그래핀 복합필름을 제조한다.
본 발명의 제조방법으로 제조된 다공성 그래핀 필름 또는 전이금속 산화물을 형성된 다공성 그래핀 복합필름을 적용하면, 그래핀의 반데르발스 힘에 의한 응집현상으로 슈퍼캐패시터의 전극 활물질로의 응용이 제한적이었던 그래핀 소재에 마이크로파로 인해 그래핀 시트사이에 기공을 형성시킴으로써 비표면적을 넓혀주었고 그래핀 전극표면 내로 이온이동 특성을 향상시키는 간단한 방법으로 다공성을 부여하여 재적층 현상을 제어하고 전기화학적 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 이렇게 제조된 다공성 그래핀 필름은 적층 그래핀 필름보다 우수한 비축전용량, 충방전 속도 및 충방전 수명이 확인되었다.
도 1은 (a)적층 그래핀 필름, (b)다공성 그래핀 필름 및 (c)Fe2O3가 형성된 다공성 그래핀 필름의 SEM(scanning electron microscope) 단면 이미지이다.
도 2는 본 발명의 다공성 그래핀 필름의 제조방법 순서도이다.
도 3은 본 발명의 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법 순서도이다.
도 4는 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 (a)순환전위전류곡선(Cyclic Voltammograms: CVs)과 (b)충전전류밀도(Current Density)에 따른 비축전용량(Capacitance)을 비교한 데이터이다.
도 5는 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 충방전 사이클 횟수에 대한 비축전용량(Capacitance)을 비교한 데이터이다.
도 6은 주파수 범위 0.01 Hz ~ 100 kHz 내에서 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 Nyquist Plot을 나타낸 것이다.
본 발명은 그래핀 필름에 다공성을 부여하기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사함으로써 다공성을 부여하고 전이금속 산화물을 형성시키는 방법과 이를 적용한 그래핀 필름에 관한 것이다. 이하 첨부되는 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 (a)적층 그래핀 필름, (b)다공성 그래핀 필름 및 (c)Fe2O3가 형성된 다공성 그래핀 필름의 SEM(scanning electron microscope) 단면 이미지이다. 그래핀 필름은 제조과정에서 자립형(self supporting) 형태가 가능하며, 벌크형태로의 전극재료 응용이 가능하다. 하지만 그래핀 시트의 자기조립 과정시 시트간의 반데르발스 힘에 의해 뭉쳐지는 그래핀 응집현상을 피하기가 어렵다. 일반적인 그래핀 필름은 도 1의 (a)에 나타난 것처럼 그래핀 재적층(restacking) 현상이 관찰되며, 이러한 재적층 현상이 슈퍼캐패시터에 있어서 전해질의 이온 이동속도를 늦추어 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다. 이에 본 발명은 그래핀 필름에 마이크로파를 조사함으로써, 도 1의 (b)에 나타난 것처럼 그래핀 필름에 다공성을 부여하고, 또는 도 1의 (c)에 나타난 것처럼 트랩된 전이금속 이온이 산화되어 그래핀 시트 위에 전이금속 산화물을 형성시키고자 하는 것이다.
도 2는 본 발명의 다공성 그래핀 필름의 제조방법 순서도로서, 그래핀 필름에 다공성을 부여하고자, 그래핀 옥사이드를 제조하고 이것을 용매에 분산시켜 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조하여, 이것으로부터 그래핀 옥사이드 필름을 제조한다. 상기 제조된 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사하여 다공성 그래핀 필름을 제조한다.
도 3은 본 발명의 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법 순서도로서, 전이금속 산화물을 형성된 다공성 그래핀 복합필름을 제조하고자, 그래핀 옥사이드를 제조하고 이것을 용매에 분산시켜 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조한다. 여기에 전이금속 전구체를 첨가한 후, 교반하여 혼합용액을 제조하고, 이것으로부터 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합필름을 제조하여 여기에 마이크로파를 조사하여 전이금속 산화물을 형성된 다공성 그래핀 복합필름을 제조한다.
상기 그래핀 옥사이드는 Hummer's 방법, Brodie's 방법, Staudenmaier's 방법 또는 Offeman 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 제조하는 것이 가능하며, 대량 수득을 위해 Hummer's 방법으로 실시하는 것이 가장 바람직하다. Hummer's 방법은 H2SO4를 이용해서 KMnO4와 NaNO3을 산화시키는 방법이다. 이렇게 제조된 그래핀 옥사이드는 30분 ~ 2시간 동안 초음파 처리를 거친 뒤, 물에 이소프로필 알코올을 0 ~ 50% 부피비로 혼합한 용매에 그래핀 옥사이드를 0.5 ~ 10 mg/mL 농도로 분산시킨 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조하게 된다.
상기에서 그래핀 옥사이드 분산용액으로부터 그래핀 옥사이드 필름을 제조하거나, 또는 전이금속 이온을 포함하는 화합물인 전이금속 전구체가 포함된 그래핀 옥사이드 혼합용액으로부터 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합 필름을 제조하는 방법으로는 진공 여과법(vacuum filteration method), 랭뮤어 브로지트 방법(langmuir blodgett method) 또는 스핀코팅 방법(spin coating method) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 제조되는 것이 가능하다.
그래핀 옥사이드 필름 또는 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합 필름에 마이크로파를 조사함으로써, 그래핀 옥사이드는 환원되며 다공성이 부여될 뿐만 아니라, 트랩된 전이금속이 산화되어 전이금속 산화물층이 형성되는 다공성 그래핀 필름의 제조가 가능하다.
1. 다공성 그래핀 필름 제조
먼저 그래핀 옥사이드를 Hummer's 방법에 의해 제조한다. 이후에 1시간 동안 초음파 처리한 후, 물과 이소프로필 알코올을 1:1의 부피비로 섞은 용매에 그래핀 옥사이드를 2mg/mL의 농도로 분산시킨 용액을 47㎜ diamiter, 0.1㎛ pore size인 아노디스크 멤브레인 필터(anodisc membrane fiter)를 이용하여 필터링을 실시하고 상온에서 건조한 후, 상기 아노디스크 멤브레인 필터로부터 박리하여 그래핀 옥사이드 필름을 수득한다. 이렇게 진공 여과법(vacuum filteration method)에 의해 제조된 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사한다.
먼저 그래핀 옥사이드를 Hummer's 방법에 의해 제조한다. 이후에 1시간 동안 초음파 처리한 후, 물과 이소프로필 알코올을 1:1의 부피비로 섞은 용매에 그래핀 옥사이드를 2mg/mL의 농도로 분산시킨 용액에 전이금속 전구체로 산화철(Fe2O3)을 첨가하고 교반하여 혼합용액을 제조하였다. 이 혼합용액을 47㎜ diamiter, 0.1㎛ pore size인 아노디스크 멤브레인 필터(anodisc membrane fiter)를 이용하여 필터링을 실시하고 상온에서 건조한 후, 상기 아노디스크 멤브레인 필터로부터 박리하여 그래핀 옥사이드 필름을 수득한다. 이렇게 진공 여과법(vacuum filteration method)에 의해 제조된 산화철(Fe2O3)이 트랩되어 있는 그래핀 옥사이드 필름에 마이크로파를 조사한다.
2. 다공성 그래핀 필름의 특성분석
SEM(S-4800)을 사용하여 적층 그래핀 필름, 다공성 그래핀 필름 및 산화철(Fe2O3)이 형성된 다공성 그래핀 필름의 단면을 관찰하였다(도 1에 도시).
필름의 전기화학적 특성은 3상 전극 시스템 하에서 CHI 760D를 이용하여 수행하였다. 그래핀 필름을 작동전극으로, Pt 전선을 상대전극으로, Ag/AgCl을 기준전극으로 사용하여 황산 수용액 전해질 내에서 측정하였다(도 4에 도시).
비축전용량과 수명 특성을 측정하기 위해 동일한 2개의 그래핀 필름을 서로 다른 전극으로 사용하여 정전류식(galvanostatic) 충/방전 실험을 실시하였다(도 5에 도시).
복합저항은 교류 임피던스 측정장치(Solartron 12860W)를 사용하여 0.01 Hz - 100 kHz의 주파수 범위에서 측정하였다(도 6에 도시).
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 다공성 그래핀 필름 및 실시예 2에 따른 산화철(Fe2O3)이 형성된 다공성 그래핀 필름의 SEM 단면을 확인 결과 다공성 필름의 두께는 약 ~ 30㎛로 측정되었다.
도 4는 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 (a)순환전위전류곡선(Cyclic Voltammograms: CVs)과 (b)충전전류밀도(Current Density)에 따른 비축전용량(Capacitance)을 비교한 데이터이다. 그래핀 필름을 작동전극으로, Pt 전선을 상대전극으로, Ag/AgCl을 기준전극으로 사용하여 황산 수용액 전해질 내에서 측정한 것으로, 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름 모두 기준전극 에 대하여 황산 용액에서 0.0 ~ 1.0 V 범위를 가지고 측정하였을 때 전해액의 전기화학적 분해없이 안정적인 순환전위전류곡선(Cyclic Voltammograms)을 나타내었다. 그래핀 필름들의 사각형 모양의 순환전위전류 곡선은 전기이중층 캐패시터 거동을 보이고 있음을 의미한다. 또한 다공성 필름에서 전류밀도가 증가함을 확인하였으며 이는 다공성 필름이 적층 필름보다 많은 양의 전하 저장 및 방출이 가능함을 의미한다. 비축전용량을 구하기 위하여 정전류식(galvanostatic) 충/방전 실험을 통하여 방전 곡선을 얻고, 이를 식 2와 같이 인가 전류밀도(I, A/g), 측정 전위범위(V) 및 방전 시간(t)으로부터 비정전용량(F/g)을 구하였다.
식 2) C (F/g) = 2 IΔt/ΔV
황산 수용액 전해질에서 계산된 적층 그래핀과 다공성 그래핀 필름 각각의 비축전용량은 105 F/g과 192 F/g 이었다. 기공이 많이 형성된 다공성 그래핀 필름 내에서 이온 이동도가 향상되어 캐패시터 성능을 증가시켰다. 충방전 속도와 충방전 사이클 수명은 슈퍼캐패시터의 성능을 결정하는 중요한 지표로 사용되고 있다. 이러한 특성을 관찰하기 위하여 다양한 충전 전류밀도 내에서 비축전용량을 측정하였으며, 일정한 충전 전류 밀도 내에서 1000 cycle의 충방전 실험을 수행하였다. Fig. 2 (b) 에서 적층 그래핀 필름의 경우 충전 전류밀도가 높아짐에 따라서 (0.5~ 30 A/g) 초기 비축전용량 값(105 F/g)에 비해서 19 % 감소된 것을 관찰하였다. 이에 반해, 다공성 그래핀 필름은 1.5 %만 감소하였다. 즉, 충방전 속도가 다공성 그래핀 필름에서 향상되었음을 확인하였다. 이는 수행된 충전 전류 밀도 내에서 전해질의 이온들이 충분히 빠르게 기공 속으로 전달되어 빠르게 그래핀 표면 위에서 전하들이 저장되었기 때문이다.
도 5는 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 충방전 사이클 횟수에 대한 비축전용량(Capacitance)을 비교한 데이터이다. 다공성 그래핀 필름은 1000 cycle 동안 비축전용량이 거의 일정하였다. 2 %의 비축전용량 감소는 13 %의 비축전용량 감소를 보인 적층 그래핀 필름에 비해서 낮았다. 충방전 수명의 안정성이 다공성 그래핀 필름에서 향상되었음을 의미한다. 다공성 그래핀 필름의 향상된 충방전 속도와 수명은 전해질 이온의 이동 속도가 적층된 구조에서보다 향상되었기 때문이다.
도 6은 주파수 범위 0.01 Hz ~ 100 kHz 내에서 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 Nyquist Plot을 나타낸 것이다. Rs(전해액 저항), RCT(전하이동 저항), 와버그 임피던스(Warburg impedance)가 나타남을 확인하였다. Fitting 프로그램을 이용하여 각 항들의 값을 계산하였다. 특히, 적층 그래핀 필름과 다공성 그래핀 필름의 RCT 값이 각각 47.5 Ω, 18.3 Ω으로 계산되었다. 이는 다공성 그래핀 필름이 적층 그래핀 필름보다 낮은 계면저항을 나타내고 있음을 의미한다. 또한, 다공성 그래핀 필름의 와버그 임피던스가 적층 그래핀 필름보다 수직임을 관찰하였다. 이는 전해질의 이온들이 기공 구조에서보다 빠르게 전달되고 있음을 의미한다. 임피던스 데이터 결과로부터, 다공성 구조형태가 전하를 저장하는 캐패시터로서 보다 유리함을 확인하였다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

Claims (13)

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  7. 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법에 있어서,
    Ⅰ) 그래핀 옥사이드(graphene oxide)를 제조하는 단계;
    Ⅱ) 상기 제조된 그래핀 옥사이드를 용매에 분산시켜 그래핀 옥사이드 분산용액을 제조하는 단계;
    Ⅲ) 상기 그래핀 옥사이드 분산용액에 전이금속 전구체를 첨가한 후 교반하여 혼합용액을 제조하는 단계;
    Ⅳ) 상기 혼합용액으로부터 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합필름을 제조하는 단계; 및
    Ⅴ) 상기 제조된 그래핀 복합 필름에 마이크로파를 조사하여 그래핀 옥사이드는 환원되며, 다공성이 부여되고, 트랩된 전이금속이 산화되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 Ⅰ) 단계에서,
    상기 그래핀 옥사이드는 Hummer's 방법, Brodie's 방법, Staudenmaier's 방법 또는 Offeman 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 Ⅰ) 단계 이후 Ⅱ) 단계 이전에,
    Ⅰ-1) 상기 제조된 그래핀 옥사이드를 30분 ~ 2시간 동안 초음파 처리하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 Ⅱ) 단계에서,
    상기 용매는 물에 이소프로필 알코올을 0 ~ 50% 부피비로 혼합한 용매이며, 상기 용매에 그래핀 옥사이드를 0.5 ~ 10 mg/mL 농도로 분산시키는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 Ⅲ) 단계에서,
    상기 전이금속 전구체는 전이금속 이온을 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 Ⅳ) 단계에서,
    상기 전이금속 이온이 트랩된 그래핀 복합필름은 진공 여과법(vacuum filteration method), 랭뮤어 브로지트 방법(langmuir blodgett method) 또는 스핀코팅 방법(spin coating method) 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름 제조방법.
  13. 마이크로파에 의해서 트랩된 전이금속이 산화되어 전이금속 산화물층이 형성되고, 환원된 다공성 그래핀층을 포함하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름에 있어서,
    제 7항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전이금속 산화물이 형성된 다공성 그래핀 복합필름.
KR1020140052743A 2014-04-30 2014-04-30 마이크로파를 이용한 다공성 그래핀 필름과 그 제조방법 KR101657181B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101997024B1 (ko) * 2017-06-29 2019-07-05 인하대학교 산학협력단 나트륨 이온전지 음극용 플렉서블 그래핀 스택 및 이의 제조 방법
KR102125125B1 (ko) * 2018-02-23 2020-06-19 한양대학교 에리카산학협력단 다공성 구조체 및 그 제조 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101114414B1 (ko) * 2010-04-27 2012-02-22 연세대학교 산학협력단 그래핀 나노 시트의 형성 방법
KR101347139B1 (ko) * 2012-01-03 2014-01-06 부산대학교 산학협력단 마이크로펄스웨이브를 이용한 그래핀/전이금속산화물 나노복합체의 제조방법
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KR101373257B1 (ko) * 2012-07-10 2014-03-13 한국과학기술원 건식형 이온성 고분자 작동기 및 그의 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. Dong et al. Acta Chim. Sinica. 2014, Vol. 72, pp. 382-387 (2014.02.25.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328652B1 (ko) 2020-08-14 2021-11-19 한국앤컴퍼니 주식회사 그래핀 코팅을 적용한 납축전지 케이스 열융착용 열판 제조 방법

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