KR101757084B1 - 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅 - Google Patents

그래핀계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅 Download PDF

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Abstract

그래핀계 탄소 입자를 포함하는 코팅 조성물이 기술되어 있다. 상기 그래핀계 탄소 입자는 열에 의해 생성되고, 열경화성 및/또는 열경화성 중합체성 필름 코팅에 분산된다. 상기 경화된 코팅은 바람직한 특성, 예컨대 증가된 전기 전도도를 나타낸다.

Description

그래핀계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅{ELECTRICALLY CONDUCTIVE COATINGS CONTAINING GRAPHENIC CARBON PARTICLES}
본 발명은 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2012년 9월 28일에 출원된 PCT 국제 특허 출원 제 PCT/US2012/057811호의 부분 계속 출원이다. PCT 국제 특허 출원 제 PCT/US2012/057811호는 2011년 9월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제 13/249,315 호(2013년 7월 16일에 발행된 미국 특허 제 8,486,363호)를 우선권으로 주장하고, 또한, 2011년 12월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제 13/309,894호(2013년 7월 16일에 발행된 미국 특허 제 8,486,364호)를 우선권으로 주장한다. 본 출원은 또한, 2013년 3월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/794,586호를 우선권 주장한다. 이들 선행 출원 모두는 본원에 참조로 인용된다.
전기 전도도가 필요한 곳에 많은 다양한 유형의 코팅이 적용된다. 예를 들어 다양한 유형의 투명 코팅, 착색 코팅, 프라이머 코팅, 정전기 분산 코팅 및 인쇄된 전자 장치, 배터리, 축전기, 전기 추적, 안테나, 전열 코팅 등에는 개선된 전도도 특성이 유리할 수 있다.
본 발명의 하나의 양태는, 필름-형성 수지 및 열에 의해 생성된(thermally produced) 그래핀(graphene)계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅 조성물을 제공한다. 상기 코팅 조성물이 경화되는 경우, 이는 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 없는 동일한 코팅 조성물의 전기 전도도보다 더 큰 전기 전도도를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양태는, 중합체성 수지 필름, 및 상기 중합체성 수지 필름에 분산되어 있는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자를 포함하는, 전기 전도성 코팅을 제공한다.
본 발명의 추가의 양태는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자와 필름-형성 수지를 혼합하는 것을 포함하는, 전기 전도성 코팅 조성물의 제조 방법을 제공한다.
도 1은, 다른 유형의 상업적인 그래핀 입자를 포함하는 코팅과 비교하여, 본 발명의 실시양태에 따른 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 다양한 코팅의 전기 전도성 특성을 예시하는 그래프이다.
도 2는, 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자의 한 종류를 본 발명의 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자 또는 다른 유형의 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자와 조합하여 포함하는 다양한 코팅의 전기 전도성 특성을 예시하는 그래프이다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 그래핀계 탄소 입자를 코팅 조성물에 첨가하여 바람직한 특성, 예컨대 증가된 전기 전도도를 제공한다. 본원에서, 용어 “전기 전도성”은, 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 코팅을 지칭하는 경우, 코팅이 0.001 S/m 이상의 전기 전도도를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, 코팅은 0.01 이상, 또는 10 S/m 이상의 전도도를 가질 수 있다. 전형적으로, 전도도는 100 내지 100,000 S/m, 또는 그 초과일 수 있다. 특정 실시양태에서, 전도도는 1,000 S/m 이상 또는 10,000 S/m 이상일 수 있다. 예를 들어, 전도도는 20,000 S/m 이상, 또는 30,000 S/m 이상, 또는 40,000 S/m 이상일 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 그래핀계 탄소 입자가 첨가되지 않은 코팅은 큰 전기 전도도를 나타내지 않는다. 예를 들어, 통상적인 리피니쉬 투명코트(refinish clearcoat)는 측정 가능하지 않은 전도도를 가질 수 있지만, 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 본 발명의 코팅은 상기 기재된 전도도를 나타낼 수 있다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자의 첨가는 10 배 초과, 특히 1,000 또는 100,000 배 또는 그보다 높은 배율로 코팅의 전도도를 증가시킨다.
특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자는 총 코팅 고형분을 기준으로 0.1 내지 95 중량%의 양으로 필름 형성 수지에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 그래핀계 탄소 입자는 1 내지 90 중량%, 또는 5 내지 85 중량%를 차지할 수 있다. 특정 실시양태에서, 코팅에 포함된 그래핀계 탄소 입자의 양은 비교적 큰, 예컨대 40 또는 50 중량% 이상 90 또는 95 중량% 이하일 수 있다. 예를 들어, 그래핀계 탄소 입자는 60 내지 85 중량%, 또는 70 내지 80 중량%를 차지할 수 있다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자의 비교적 소량 첨가, 예컨대, 50 중량% 미만, 또는 30 중량% 미만으로 코팅의 전도도 특성이 상당히 증가할 수 있다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅은 그래핀계 탄소 입자의 상대적으로 낮은 담지량(loading)에서 충분히 높은 전기 전도도를 가진다. 예를 들어, 상기 기재된 전기 전도도는 20 또는 15 중량% 미만의 그래핀계 탄소 입자 담지량에서 달성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 입자 담지량은 10 또는 8 중량% 미만, 또는 6 또는 5 중량% 미만일 수 있다. 예를 들어, 그 자체로는 비전도성인 필름-형성 중합체 또는 수지를 포함하는 코팅의 경우, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자 3 내지 5 중량%의 첨가가 0.1 S/m 이상, 예컨대, 또는 10 S/m 이상의 전기 전도도를 제공할 수 있다.
코팅 조성물은 당업계에 공지된 임의의 다양한 열가소성 및/또는 열경화성 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 에폭시 수지, 아크릴계 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아미드 중합체, 폴리에터 중합체, 비스페놀 A계 에폭시 중합체, 폴리실록산 중합체, 스티렌, 에틸렌, 부틸렌, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이들 중합체는 당업계 숙련자에게 공지된 임의의 방법에 의해 제조된 유형의 임의의 중합체일 수 있다. 이러한 중합체는 용매계, 수용성 또는 수분산성, 유화성이거나 또는 제한된 수용성일 수 있다. 또한, 상기 중합체는 졸 겔 시스템으로 제공되거나, 코어-쉘 중합체 시스템으로 제공되거나, 또는 분말 형태로 제공될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 중합체는 물 및/또는 유기 용매를 포함하는 연속상 중의 분산액, 예컨대 에멀젼 중합체 또는 비수성 분산액이다.
열경화성 코팅 조성물은 전형적으로, 자체적으로 또는 가교제와 반응성인 작용기를 갖는 필름 형성 중합체 또는 수지를 포함한다. 필름-형성 수지 상의 작용기는 임의의 다양한 반응성 작용기, 예를 들어, 카복실산 기, 아민 기, 에폭사이드 기, 하이드록시 기, 티올 기, 카바메이트 기, 아미드 기, 우레아 기, 이소시아네이트 기(예컨대, 블로킹된(blocked) 이소시아네이트 기 및 트리스-알킬카바모일트라이아진), 머캡탄 기, 스티렌 기, 안하이드라이드 기, 아세토아세테이트 아크릴레이트, 우레티다이온 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
열경화성 코팅 조성물은 전형적으로, 예컨대, 아미노플라스트, 폴리이소시아네이트(예컨대 블로킹된 이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 베타-하이드록시알킬아미드, 폴리산, 무수물, 유기 금속 산-작용성 물질, 폴리아민, 폴리아미드, 및 이들 중 임의의 것들의 혼합물)로부터 선택될 수 있는 가교제를 포함한다. 적합한 폴리이소시아네이트는 다작용성 이소시아네이트를 포함한다. 다작용성 폴리이소시아네이트의 예는 지방족 다이이소시아네이트, 예컨대 헥사메틸렌 다이이소시아네이트 및 이소포론 다이이소시아네이트, 및 방향족 다이이소시아네이트, 예컨대 톨루엔 다이이소시아네이트 및 4,4-다이페닐메탄 다이이소시아네이트를 포함한다. 상기 폴리이소시아네이트는 블록킹되거나 블록킹되지 않을 수 있다. 다른 적합한 폴리이소시아네이트의 예는 이소시아누레이트 삼량체, 알로파네이트, 및 다이이소시아네이트의 우렛다이온을 포함한다. 상업적으로 수득가능한 폴리이소시아네이트의 예는 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)에서 판매되는 데스모듀어(DESMODUR) N3390, 로디아 인코포레이션(Rhodia Inc.)에서 판매되는 톨로네이트(TOLONATE) HDT90을 포함한다. 적합한 아미노플라스트는 아민 및/또는 아마이드와 알데히드의 축합물을 포함한다. 예를 들어, 멜라민과 포름알데하이드의 축합물은 적합한 아미노플라스트이다. 적합한 아미노플라스트는 당업계에 널리 공지되어 있다. 적합한 아미노플라스트는 예컨대, 미국 특허 제 6,316,119호의 컬럼 5, 라인 45 내지 55에 기재되어 있고, 이를 본원에 참조로써 인용한다. 특정 실시양태에서, 상기 수지는 자체 교차결합될 수 있다. "자체 교차결합"은 수지가 자체 반응할 수 있는 작용기, 예컨대 알콕시실란 기를 포함하거나, 반응 생성물이 공반응성 작용기, 예컨대 하이드록실 기 및 블로킹된 이소시아네이트 기를 포함함을 의미한다.
경화 코팅의 건조 필름 두께는 전형적으로 0.5 마이크론 미만 내지 100 마이크론 이상, 예컨대, 1 내지 50 마이크론 범위일 수 있다. 특정 예로서, 경화된 코팅 두께는 1 내지 15 마이크론 범위일 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 코팅 조성물이 경화되는 경우, 수득된 코팅은 경화된 수지의 연속적인 매트릭스와 이에 분산된 그래핀계 탄소 입자를 포함한다. 그래핀계 탄소 입자는 코팅의 두께 전체에 걸쳐 동일하게 분산될 수 있다. 달리, 그래핀계 탄소 입자는, 예컨대 코팅의 두께를 통해 및/또는 코팅을 가로지르는 입자 분산 구배로, 비균일하게 분산될 수 있다.
본원에서, 용어 “그래핀계 탄소 입자”는, 벌집 결정 격자로 조밀하게 패킹된 sp2-결합된 탄소 원자의 일-원자-두께의 평면 시트의 하나 이상의 층을 포함하는 구조를 갖는 탄소 입자를 의미한다. 평균 적층 수는 100 미만, 예컨대, 50 미만일 수 있다. 특정 실시양태에서, 평균 적층 수는 30 이하, 예컨대 20 이하, 10 이하, 또는, 몇몇의 경우, 5 이하이다. 그래핀계 탄소 입자는 실질적으로 평평할 수 있지만, 평면 시트의 적어도 일부는 실질적으로 만곡되거나 말리거나 주름지거나 찌그러질 수 있다. 입자는 전형적으로 회전 타원형 또는 등축형 형태를 갖지 않는다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 존재하는 그래핀계 탄소 입자는, 10 나노미터 이하, 5 나노미터 이하, 또는, 특정 실시양태에서, 4 또는 3 또는 2 또는 1 나노미터 이하, 예컨대 3.6 나노미터 이하의, 탄소 원자 층에 대해 수직인 방향으로 측정된 두께를 갖는다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자는 1 원자 층 내지 3, 6, 9, 12, 20 또는 30 원자 층 두께 이하, 또는 그 초과일 수 있다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 조성물에 존재하는 그래핀계 탄소 입자는, 10 또는 30 나노미터 이상, 예컨대 50 나노미터 초과의, 몇몇의 경우, 100 나노미터 초과 내지 1,000 나노미터 이하의, 탄소 원자 층에 대해 평행한 방향으로 측정된 평균 입자 크기, 즉, 너비 및 길이를 갖는다. 예를 들어, 그래핀계 탄소 입자의 평균 입자 크기는 200 내지 800 nm, 또는 250 내지 750 nm일 수 있다. 그래핀계 탄소 입자는 3:1 초과, 예컨대 10:1 초과 내지 2000:1 이하의 상대적으로 높은 평균 종횡비(이 종횡비는 입자의 가장 긴 길이 대 입자의 가장 짧은 길이의 비율로서 정의됨)를 갖는 초박(ultrathin) 조각, 소판 또는 시트의 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 종횡비는 15:1 초과 또는, 25:1 초과, 또는 100:1 초과, 또는 500:1 초과일 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용된 그래핀계 탄소 입자는 상대적으로 낮은 산소 함량을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 조성물의 특정 실시양태에서 사용된 그래핀계 탄소 입자는, 5 나노미터 이하 또는 2 나노미터 이하의 두께를 갖는 경우에도, 2 원자 중량% 이하, 예컨대 1.5 또는 1 원자 중량% 이하, 또는 0.6 원자 중량% 이하, 예컨대 약 0.5 원자 중량%의 산소 함량을 가질 수 있다. 그래핀계 탄소 입자의 산소 함량은 X-선 광전자 분광분석기를 사용하여 측정될 수 있고, 예컨대 문헌[D. R. Dreyer et al., Chem. Soc. Rev. 39, 228-240 (2010)]에 기술되어 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용된 그래핀계 탄소 입자는 50 m2/g 이상, 예컨대 70 m2/g 이상, 또는, 몇몇의 경우, 100 m2/g 이상의 B.E.T. 비표면적을 갖는다. 예를 들어, 표면적은 100 또는 150 내지 500 또는 1,000 m2/g, 또는 150 내지 300 또는 400 m2/g의 범위일 수 있다. 특정 실시양태에서, 표면적은 300 m2/g 미만, 예컨대, 250 m2/g 미만일 수 있다. 본원에서, 용어 “B.E.T. 비표면적”은, 간행물 [“The Journal of the American Chemical Society”, 60, 309 (1938)]에 기술된 브루나우어-에머트-텔러(Brunauer-Emmet-Teller) 방법에 기초한 ASTMD 3663-78 표준에 따른 질소 흡착에 의해 결정된 비표면적을 의미한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용된 그래핀계 탄소 입자는 1.1 이상, 예컨대, 1.2 또는 1.3 이상의 라만(Raman) 분광법 2D/G 피크비를 갖는다. 본원에서, 용어 “2D/G 피크비”는 1,580 cm-1에서의 G 피크 강도에 대한 2692 cm-1에서의 2D 피크 강도의 비율을 나타낸다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용된 그래핀계 탄소 입자는 비교적 낮은 부피 밀도를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시양태에 사용된 그래핀계 탄소 입자는 0.2 g/cm3 미만, 예컨대 0.1 g/cm3 이하의 부피 밀도(탭 밀도)를 갖는 것으로 특징지어진다. 본 발명의 목적을 위해, 그래핀계 탄소 입자의 부피 밀도는, 읽을 수 있는 눈금을 가진 유리 메스 실린더에 0.4 그램의 그래핀계 탄소 입자를 위치시킴으로써 결정된다. 상기 실린더를 대략 1 인치 올리고, 실린더의 바닥을 딱딱한 표면 위로 때림으로써 100회 탭핑하여, 그래핀계 탄소 입자가 실린더 내로 가라앉게 하였다. 이어서 입자의 부피를 측정하고, 0.4 그램을 측정된 부피로 나누어 부피 밀도를 계산하고, 이때, 부피 밀도는 g/cm3로 표현된다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용된 그래핀계 탄소 입자는, 흑연 분말 및 특정 유형의 실질적으로 평평한 그래핀계 탄소 입자의 압축된 밀도 및 조밀화%보다 낮은 압축된 부피 및 조밀화%를 갖는다. 더 낮은 압축된 밀도 및 더 낮은 조밀화%는 현재, 각각, 더 높은 압축 밀도 및 더 높은 조밀화%를 보이는 그래핀계 탄소 입자보다 더 우수한 분산 및/또는 유동학적 특성에 기여하는 것으로 여겨진다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자의 압축 밀도는 0.9 이하, 예컨대 0.8 미만, 0.7 미만, 예컨대 0.6 내지 0.7이다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자의 조밀화%는 40% 미만, 예컨대 30% 미만, 예컨대 25% 내지 30%이다.
본 발명의 목적을 위해, 그래핀계 탄소 입자의 압축 밀도는 압축 후 입자의 주어진 질량의 측정된 두께로부터 계산된다. 구체적으로, 측정된 두께는 0.1 그램의 그래핀계 탄소 입자를 1.3 센티미터 다이에서 45 분 동안 15,000의 파운드 힘 하에서 냉 프레스로 처리하여 측정되고, 이때 접촉 압력은 500 MPa이다. 그래핀계 탄소 입자의 압축 밀도는 이어서 상기 측정된 두께로부터 계산된다:
Figure 112015040651332-pct00001
.
그래핀계 탄소 입자의 퍼센트 밀도는, 이어서, 상기 결정된 그래핀계 탄소 입자의 계산된 압축 밀도의, 흑연의 밀도인 2.2 g/cm3에 대한 비율로 결정된다.
특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자는, 혼합 후 즉시 및 나중에, 예컨대 10 분, 또는 20 분, 또는 30 분, 또는 40 분 후, 10 마이크로시멘스 이상, 예컨대 30 마이크로시멘스 이상, 예컨대 100 마이크로시멘스 이상의 측정된 부피 액체전도도를 갖는다. 본 발명의 목적을 위해, 그래핀계 탄소 입자의 부피 액체 전도도는 하기에 따라 결정하였다. 먼저, 부틸 셀로솔브(cellosolve) 중의 그래핀계 탄소 입자의 0.5% 용액을 포함하는 샘플을 30 분 동안 배쓰 초음파 분해기로 초음파처리하였다. 초음파 처리후 즉시, 샘플을 표준 보정된 전해질 전도도 셀(K=1) 내에 두었다. 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific) AB 30 전도도 측정계를 샘플로 도입하여 샘플의 전도도를 측정하였다. 약 40 분에 걸쳐 전도도를 플로팅하였다.
특정 실시양태에 따르면, 긴 범위의 상호연결성으로 정의된 퍼콜레이션(percolation)이 전도성 그래핀계 탄소 입자 사이에서 발생한다. 이러한 퍼콜레이션은 코팅 조성물의 저항율을 감소시킬 수 있다. 전도성 그래핀계 입자는 코팅 내에 최소의 부피를 차지하여 입자가 연속적이거나 또는 거의 연속적인 네트워크(network)를 형성할 수 있게 한다. 이러한 경우에, 그래핀계 탄소 입자의 종횡비는 퍼콜레이션에 필요한 최소한의 부피에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 그래핀계 탄소 입자의 표면 에너지는 탄성중합체 고무의 표면 에너지와 동일하거나 유사할 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 입자는 그들이 가공될 때 응집되거나 분리되는 경향이 있을 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물에 이용되는 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 열 가공에 의해 제조된다. 본 발명의 실시양태에 따르면, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 열 구역, 예컨대 플라즈마 내에서 고온으로 가열된 탄소-함유 전구체 물질로부터 제조된다. 하기에 더욱 자세히 기술하는 바와 같이, 탄소-함유 전구체 물질이 충분히 높은 온도로, 예컨대 3,500℃ 초과로 가열되어, 상기 기술된 특성을 가진 그래핀계 탄소 입자를 생성한다. 탄소 함유 전구체, 예컨대 가스 또는 액체 형태로 제공되는 탄화수소는, 열 구역에서 가열되어 열 구역 또는 이의 하류에서 그래핀계 탄소 입자를 생성한다. 예를 들어, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 미국 특허 제 8,486,363호 및 제 8,486,364호에 개시된 시스템 및 방법에 의해 제조될 수 있다.
특정 실시양태에서, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 미국 특허 제 8,486,363 호의 [0022] 내지 [0048]에 기술된 장치 및 방법에 의해 제조될 수 있고, 여기서는 (i) 2개의 탄소 분절 종(예컨대 n-프로판올, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 비닐 클로라이드, 1,2-다이클로로에탄, 알릴 알콜, 프로피온알데하이드, 및/또는 비닐 브로마이드)을 형성할 수 있는 하나 이상의 탄화수소 전구체 물질이 열 구역(예컨대 플라즈마)으로 도입되고, (ii) 탄화수소가 열 구역에서 1,000℃ 이상의 온도로 가열되어 그래핀계 탄소 입자를 형성한다. 다른 실시양태에서는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 미국 특허 제 8,486,364 호의 [0015] 내지 [0042]에 기술된 장치 및 방법에 의해 제조될 수 있고, 여기서는 (i) 메탄 전구체 물질(예컨대, 50 퍼센트 이상의 메탄, 또는, 일부의 경우, 95 또는 99 퍼센트 이상의 순도 또는 그 초과의 기체 또는 액체 메탄을 포함하는 물질)이 열 구역(예컨대, 플라즈마)으로 도입되고, (ii) 메탄 전구체가 열 구역에서 가열되어 그래핀계 탄소 입자를 형성한다. 이러한 방법은 상기 기술된 특성의 적어도 일부, 몇몇의 경우 모두를 갖는 그래핀계 탄소 입자를 제조한다.
상기 기술된 열적 생성 방법에 의한 그래핀계 탄소 입자의 제조 도중에, 탄소 함유 전구체는 비활성 담체 가스와 접촉될 수 있는 공급 물질로서 제공된다. 탄소-함유 전구체 물질은 열 구역, 예컨대, 플라즈마 시스템에서 가열될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 전구체 물질은 3,500℃ 이상, 예를 들어, 3,500℃ 또는 4,000℃ 초과 내지 10,000℃ 또는 20,000℃ 이하의 온도로 가열된다. 열 구역은 플라즈마 시스템에 의해 생성될 수 있지만, 임의의 다른 적합한 가열 시스템, 예컨대 전기 가열된 튜브 로 등 다양한 유형의 로가 열 구역을 생성하는데 사용될 수 있다.
가스 스트림은, 하나 이상의 켄칭 스트림 주입 포트를 통해 플라즈마 챔버 내로 주입되는 하나 이상의 켄칭 스트림과 접촉될 수 있다. 켄칭 스트림은 가스 스트림을 냉각시켜 그래핀계 탄소 입자의 형성 또는 그래핀계 탄소 입자의 입자 크기 또는 형태의 조절을 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 기체 생성물 스트림이 켄칭 스트림과 접촉된 후, 수렴형(converging) 부재를 통해 초미세 입자가 통과될 수 있다. 그래핀계 탄소 입자는 플라즈마 시스템을 나온 후 수집될 수 있다. 예컨대, 백(bag) 필터, 사이클론 분리기 또는 기판 상의 증착과 같은 임의의 적합한 수단이 그래핀계 탄소 입자를 가스 흐름으로부터 분리시키는데 사용될 수 있다.
이론에 얽매이는 것은 아니지만, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자의 전술된 제조 방법은, 상기 기술된 바와 같이, 비교적 작은 두께 및 비교적 높은 종횡비와 함께 비교적 낮은 산소 함량을 갖는 그래핀계 탄소 입자를 제조하는데 특히 적합한 것으로 현재 여겨진다. 또한, 이러한 방법은, 실질적인 2차원(또는 평평한) 형태를 갖는 입자를 주로 제조하는 것과 대조적으로, 실질적으로 만곡되거나 말리거나 주름지거나 찌그러지는 형태(본원에서 “3차원” 형태로 지칭함)를 갖는 그래핀계 탄소 입자를 상당량 제조하는 것으로 현재 여겨진다. 이러한 특성은 앞에서 기술된 압축 밀도 특성에서 반영되는 것으로 여겨지고, 본 발명에서 유익한 것으로 여겨지는데, 왜냐하면, 그래핀계 탄소 입자의 상당 부분이 3차원 형태를 갖는 경우, 조성물 내의 그래핀계 탄소 입자들 간의 "모서리 대 모서리(edge-to-edge)" 및 "모서리 대 면(edge-to-face)" 접촉이 촉진될 수 있을 것으로 현재 여겨지기 때문이다. 이렇게 생각되는 이유는 3차원 형태를 갖는 입자가 2차원 형태를 갖는 입자보다 조성물 내에서 덜 응집하는 것으로 여겨지기 때문이다(더 낮은 반데르발스 힘 때문에). 게다가, 심지어 3차원 형태를 갖는 입자들 간의 “면 대 면(face to face)” 접촉의 경우, 입자가 하나 초과의 대면 평면(facial plane)을 가질 수 있기 때문에, 전체 입자 표면은 또 다른 단일 입자와의 단일 “면 대 면” 상호작용에 개입되지 않고, 대신 다른 면에서 다른 입자와의 상호작용, 예컨대 다른 “면 대 면” 상호작용에 참여할 수 있을 것으로 여겨진다. 그 결과, 3차원 형태를 갖는 그래핀계 탄소 입자는 본 발명의 조성물에서 가장 우수한 전도성 경로를 제공하는 것으로 현재 여겨지고, 특히 그래핀계 탄소 입자가 비교적 적은 양으로 조성물에 존재하는 경우, 본 발명의 실시양태에 의해 추구되는 전기 전도도 특성을 획득하는데 유용할 것으로 현재 여겨진다.
특정 실시양태에서, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 다른 유형의 그래핀계 입자, 예컨대 상업적인 공급처(예컨대 옹스트롱(Angstron), 엑스지 사이언시즈(XG Sciences) 및 다른 상업적인 공급처)로부터 수득되는 것들과 조합될 수 있다. 이러한 실시양태에서, 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자는 박리된 흑연을 포함하고, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자와 비교하여 상이한 특성, 예컨대 상이한 크기 분포, 두께, 종횡비, 구조적 형태, 산소 함량, 및 기저면/모서리에서의 화학 작용도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따르면, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자와 조합되는 경우, 이중 모드 분포(bi-modal distribution), 3중 모드 분포(tri-modal distribution) 등의 그래핀계 탄소 입자 특성이 달성될 수 있다. 예를 들어, 코팅 내에 함유된 그래핀계 탄소 입자는 다중-모드 입자 크기 분포, 종횡비 분포, 구조적 형태, 모서리 작용도 차이, 산소 함량 등을 가질 수 있다. 하기 표 1은, 박리된 흑연으로부터 제조된 특정의 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자와 비교한, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자에 대한 평균 입자 크기, 두께 및 종횡비를 나열한다.
열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자 및 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자, 예컨대, 박리된 흑연 둘 다를 코팅 조성물에 첨가하여 이중-모드 그래핀계 입자 크기 분포를 제공하는 본 발명의 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자의 상이한 유형의 상대적인 양을 조절하여 코팅의 바람직한 전도도 특성을 제공한다. 예를 들어, 그래핀계 탄소 입자의 총 중량을 기준으로 열에 의해 생성된 그래핀계 입자는 1 내지 50 중량%를 차지하고, 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자는 50 내지 99 중량%를 차지할 수 있다. 특정 실시양태에서, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는 2 내지 20 중량%, 또는 5 내지 10 또는 12 중량%를 차지한다.
상기 수지 및 상기 그래핀계 탄소 입자 성분 외에도, 본 발명의 코팅은 코팅 조성물에 통상적으로 첨가되는 추가의 성분, 예컨대 가교제, 안료, 색소, 유동 보조제(flow aids), 소포제, 분산제, 용매, UV 흡수제, 촉매 및 표면 활성제를 포함할 수 있다
특정 실시양태에서, 코팅 조성물에는 특정 성분, 예컨대 폴리알킬렌이민, 흑연, 또는 다른 성분이 실질적으로 존재하지 않는다. 예컨대, 용어 “폴리알킬렌아민이 실질적으로 존재하지 않는”은 폴리알킬렌이민이 의도적으로 첨가되지 않거나, 불순물 또는 극미량, 예컨대, 1 중량% 미만 또는 0.1 중량% 미만으로 존재하는 것을 의미한다. 본 발명의 코팅은 폴리알킬렌이민을 첨가할 필요 없이 우수한 접착 특성을 갖는 것으로 확인되었다. 용어 “흑연이 실질적으로 존재하지 않는”은 흑연이 의도적으로 첨가되지 않거나, 불순물 또는 극미량, 예컨대, 1 중량% 미만 또는 0.1 중량% 미만으로 존재하는 것을 의미한다. 특정 실시양태에서, 코팅 내에 흑연이 소량, 예컨대, 코팅의 5 중량% 미만 또는 1 중량% 미만으로 존재할 수 있다. 흑연이 존재하는 경우, 이는 전형적으로 그래핀보다 적은 양, 예컨대, 흑연 및 그래핀의 합친 중량을 기준으로 30 중량% 미만, 예컨대, 20 또는 10 중량% 미만으로 존재한다.
본 발명의 코팅 조성물은, 그래핀계 탄소 입자가 필름-형성 수지 및 코팅 조성물의 다른 성분과 혼합되는 다양한 표준 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 2-파트 코팅 시스템의 경우, 그래핀계 탄소 입자는 파트 A 및/또는 파트 B로 분산될 수 있다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자는 다양한 혼합 기술, 예컨대 초음파 처리, 고속 혼합, 매질 밀링 등에 의해 파트 A로 분산될 수 있다. 특정 실시양태에서, 그래핀계 탄소 입자는 고-에너지 및/또는 고-전단(shear) 기술, 예컨대 초음파처리, 3-롤 밀링, 볼 밀링, 마쇄 밀링, 회전자(rotor)/고정자(stator) 믹서 등을 사용하여 코팅 조성물 내로 혼합될 수 있다.
특정 실시양태에 따르면, 본 발명의 코팅은 목적하는 기계적 성질, 증가된 IR 흡수, 증가된 “분출성(jetness)”, 증가된 열 전도도, 소분자, 예컨대 물 및 산소에 대한 감소된 투과성을 가지며, 이는 이들 동일한 코팅에도 유용할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 다양한 양태를 설명하기 위한 의도이고, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
실시예
실시예 1
열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 코팅의 전기 전도도를 상업적인 그래핀 입자를 포함하는 유사한 코팅, 및 이러한 입자 없는 코팅과 비교하였다. 상기 코팅 조성물은 N-메틸 피롤리돈(NMP) 용액 중에 안정된 수성 라텍스(latex) 입자로 제조하였다. 아크릴 라텍스 입자는 교차결합되고 에폭시 기능화되지만, 작업하기 위해 작용성화될 필요는 없다. 라텍스는 승온에서 필름을 형성하고, 결합제로서 작용하여 필름을 함께 고정한다. PPG A 및 PPG B로 명명되는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자는, 미국 특허 제 8,486,364 호에 개시된 바와 같이 메탄을 전구체 물질로 사용하는 열적 플라즈마 생성 방법에 의해 제조하였다. 상기 열에 의해 생성된 PPG A 및 PPG B 그래핀계 탄소 입자는 약 250 내지 280 m2/g의 표면적을 갖고, 약 100 내지 200 nm의 크기이다. 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자는 하기와 같다: XG-M5(XG 사이언시즈로부터 수득됨, 5 마이크론의 평균 입자 크기, 약 6 nm의 두께, 120 내지 150 m2/g의 BET 표면적을 가짐); XG-C750(XG 사이언시즈로부터 수득됨, 약 1.5 마이크론의 평균 입자 크기, 약 2 nm의 두께, 및 750 m2/g의 BET 표면적을 가짐); 및 PDR(옹스트롱 머티리얼즈(Angstron Materials)로부터 수득됨, 약 10 마이크론의 평균 입자 크기, 약 1 nm의 두께 및 400 내지 800 m2/g의 BET 표면적을 가짐). 그래핀계 탄소 입자를 코팅 용액에 첨가하기 전에, 샘플을 NMP 용매 중에서 0.25 내지 2.5 중량%로 희석시키고, 15 분 동안 호른 초음파처리하였다. PPG B 샘플은 PPG A 샘플에 비해 단위 그래핀 당 2배의 초음파처리 에너지로 분산시켰다. 이어서, 라텍스, NMP 용매, 및 예비-분산된 그래핀계 탄소 입자를 혼합시켜 최종 코팅 조성물을 제조하였다. 샘플을 이어서 15 분 동안 배쓰 초음파처리하였다. 초음파처리 후, 샘플을 150 메쉬 필터로 통과시키고, 이어서 6 밀(mil)의 습윤 필름으로 유리 기판 상에 드로우-다운시켰다. 습윤 필름을 실온에서 15 분 동안 플래슁한 후, 이어서 100 ℃에서 30 분 동안 오븐 경화하였다.
도 1은, 열에 의해 생성된 PPG A 및 PPG B 그래핀계 탄소 입자를 다양한 담지량으로 포함하는 코팅의 전도도를, 다른 상업적인 그래핀계 탄소 입자, 및 전도도가 없는 것으로 측정된, 이러한 입자를 함유하지 않은 대조군 코팅과 비교하여 그래프로 예시한다. PPG A 및 PPG B 입자가 M5 입자보다 더 작은 정도의 크기이지만, 이들은 유사한 전기 전도도를 생성한다. 필름에서 유사한 담지량에서, 즉, 입자가 더 작아질수록, M5와 PDR(약 10 마이크론 평균 입자 크기 대 5 마이크론), 및 C750(1.5 마이크론)을 비교할 때, 저항은 증가하여야 한다. 하지만, 상기 열에 의해 생성된 그래핀 입자는 더 낮은 저항의 코팅을 제공한다. 이는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자의 극도로 낮은 산소 함량, 및 이의 모서리 작용도가 상업적인 그래핀 샘플에서 관찰되는 C-O, C-N 결합 대비 C-H 결합을 제한할 수 있어서 열에 의해 생성된 그래핀의 경우 더 낮은 입자-입자 접촉 저항을 생성하다는 사실 때문일 수 있다. 상기 열에 의해 생성된 그래핀은 또한, 이의 터보스트래틱(turbostratic) 결정 구조 때문에 내재적으로 더욱 전도성일 수도 있다.
실시예 2
한 종류의 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자만 포함하는 코팅, 및 다른 그래핀계 탄소 입자(예컨대, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자)와 조합하여 포함하는 코팅을 제조하고, 전기 전도도를 측정하였다. 코팅 조성물은 10 중량%의 그래핀계 탄소 입자[xGnP C-300(XG 사이언시즈로부터 수득됨, 1.5 마이크론의 평균 입자 크기, 약 2 nm의 두께, 및 300 m2/g의 BET 표면적), xGnP C-750(실시예 1에 기술된 바와 같이 XG 사이언시즈로부터 수득됨), xGnP M-25(XG 사이언시즈로부터 수득됨, 25 마이크론의 평균 입자 크기, 6 내지 8 nm의 두께, 및 120 내지 150 m2/g의 BET 표면적), 또는 PPG의 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자], 1.67 중량%의 에틸 셀룰로오스(애쉬랜드 소재의 아쿠알론(Aqualon)), 및 88.33 중량%의 탈이온수로 제조하였다. 이들 코팅 조성물 각각 70g을, 220g의 SEPR 에르밀(Ermil) 1.0 내지 1.25mm 밀링 매질과 함께 8 온스의 유리병에 가하여 분산시켰다. 병 안의 샘플을 라우(Lau) 분산기(라우 게엠베하의 모델 DAS 200)를 사용하여 4시간 동안 진탕시켰다. 밀링 매질을 이어서 코팅 조성물로부터 여과해냈다. 이어서 이러한 코팅 조성물의 혼합물을 제조하되, 각각의 혼합물 중 총 10 중량%의 그래핀계 탄소가 존재하고, 하기 중량%로 두 종류의 그래핀계 탄소 입자가 존재하도록 하였다: 92%의 xGnP M-25 및 8%의 PPG의 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자, 92% xGnP M-25 및 8% xGnP C-300, 및 92% xGnP M-25 및 8% xGnP C-750. 이들 혼합물 뿐만 아니라 xGnP M-25 만을 갖는 코팅 조성물 각각을 구불구불한 회로 패턴으로 1 내지 2 mm 폭의 선으로, 분배용 제트(피코(PICO) 밸브, MV-100, 노드슨(Nordson), EFD) 및 데스크탑 로봇(2504N, 자놈(Janome))를 사용하여, 2 x 3 인치의 유리 슬라이드(피셔브랜드(Fisherbrand), 플레인(plain), 사전세정됨(precleaned))에 적용하고, 이어서 오븐에서 212 ℉에서 30 분 동안 건조시켰다. 각각의 코팅된 샘플의 전기 전도도는, 먼저, 구불구불한 회로의 저항 대 회로 선의 길이를 측정함으로써 결정하였다. 이어서, 구불구불한 선의 단면적을, 촉침 프로파일 측정기(Stylus Profilometer)(덱탁(Dektak))를 사용하여 측정하였다. 회로의 측정된 단면적 값(A) 및 주어진 길이(L)에 대한 저항(R)을 사용하여, 식 ρ = RA/L을 사용하여 저항율(ρ)을 계산하였다. 이어서 저항율의 역수를 취하여(σ = 1/ρ) 전도도(σ)를 계산하였다.
결과값은 도 2에 도시되어 있다. PPG의 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자의 소량 첨가는, 다량의 소판 유형의 그래핀계 탄소(xGnP M-25)만을 포함하는 코팅 조성물보다 전도도를 약 200% 만큼 크게 증가시킨다. 도 2는, 다른 상업적으로 입수가능한 그래핀계 탄소 입자의 소량 첨가는 전도도를 크게 증가시키지 않음을 보여준다(xGnP C-300의 경우 단지 약 50% 증가, xGnP C-750의 경우 약 90% 증가).
본 명세서의 목적을 위해, 달리 명백하게 명시되지 않는 한, 본 발명은 다양한 대체 변경 및 단계 순서를 가정할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 게다가, 임의의 조작 실시예 또는 달리 기재되는 경우 이외에서, 모든 숫자, 예컨대, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양은, 모든 경우 용어 “약”이 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 기재되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구 범위에 기술된 수치 변수는 본 발명에 의해 수득되는 바람직한 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구 범위의 범주에 대한 균등론의 원칙의 적용을 제한하지 않고, 각각의 수치 변수는 적어도 보고된 유효 숫자의 개수에 따라 비추어 통상의 근사치화(rounding) 기법을 적용하여 이해되어야만 한다.
본 발명의 넓은 범위를 기술하는 수치 범위 및 변수는 근사치이지만, 특정 실시예에 기술된 수치값은 가능한 정확하게 보고된다. 하지만, 임의의 수치값은, 본질적으로, 이들의 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 생성되는 특정 오차를 포함한다.
또한, 본원에 언급된 임의의 수치 범위는 이에 포함된 모든 하위-범위를 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “1 내지 10”의 범위는, 언급된 최소값 1과 언급된 최대값 10 사이(및 이들을 포함함), 즉 1 또는 1 초과의 최소값과 10 또는 10 미만의 최대값을 갖는 모든 하위-범위를 포함하는 것으로 의도된다.
본원에서, 달리 구체적으로 기재되지 않는 한, 단수형의 사용은 복수형을 포함하고, 복수형은 단수형을 포괄한다. 또한, 본원에서, 달리 구체적으로 기재하지 않는 한, 용어 “또는”은 “및/또는”을 의미하며, “및/또는”은 특정 경우 명시적으로 사용될 수도 있다.
전술된 명세서에 개시된 개념으로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 변형이 이루어질 수 있음은 당업계 숙련자에게 용이하게 이해될 것이다. 이러한 변형은, 하기 청구 범위가 문언에 의해 달리 명시적으로 기술하지 않는 한, 청구 범위 내에 포함되는 것으로 간주될 것이다. 따라서, 본원에 자세히 기술된 특정 실시양태는 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구 범위 및 이의 모든 균등물의 전체 범위로 주어지는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims (24)

  1. 필름-형성 수지; 및
    열에 의해 생성된(thermally produced) 그래핀(graphene)계 탄소 입자와 또다른 유형의 그래핀계 입자의 조합
    을 포함하는 전기 전도성 코팅 조성물로서,
    코팅 조성물이, 경화되는 경우, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 없는 동일한 코팅 조성물의 전기 전도도보다 더 큰 전기 전도도를 갖되,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가
    메탄 전구체 물질 또는 2개의 탄소 분절(carbon fragment) 종을 형성할 수 있는 탄화수소 물질을 포함하는 전구체 물질을, 3,500℃ 내지 20,000℃의 온도를 갖는 열 구역(thermal zone) 내로 도입하는 단계;
    상기 열 구역에서 전구체 물질을 가열하여 전구체 물질로부터 그래핀계 탄소 입자를 형성하는 단계; 및
    3:1 초과의 평균 종횡비(aspect ratio)를 갖는 그래핀계 탄소 입자를 수집하는 단계
    에 의해 제조되는,
    전기 전도성 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가, 코팅 조성물의 총 고체 함량을 기준으로 코팅 조성물의 1 내지 95 중량%를 차지하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가, 코팅 조성물의 총 고체 함량을 기준으로 코팅 조성물의 40 중량% 초과를 차지하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가, 코팅 조성물의 총 고체 함량을 기준으로 코팅 조성물의 20 중량% 미만을 차지하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 1.5 원자% 미만의 산소 함량을 갖는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 300 m2/g 미만의 BET 표면적을 갖는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 또다른 유형의 그래핀계 입자가 박리된 흑연 그래핀계 탄소 입자를 포함하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    그래핀계 탄소 입자의 총 중량을 기준으로, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가 1 내지 20 중량%를 차지하고, 박리된 흑연 그래핀계 탄소 입자가 80 내지 99 중량%를 차지하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름-형성 수지가 에폭시 수지, 아크릴 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아미드 중합체, 폴리에터 중합체, 비스페놀 A계 에폭시 중합체, 폴리실록산 중합체, 코어-셀 중합체, 비-수성 분산된 중합체 입자, 스티렌, 에틸렌, 부틸렌, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름-형성 수지가 라텍스 수지 또는 비-수성 분산된 수지를 포함하는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    코팅이 흑연을 함유하지 않는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    코팅이 폴리알킬렌이민을 함유하지 않는, 전기 전도성 코팅 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    경화된 코팅 조성물의 전기 전도도가 1,000 S/m 이상인, 전기 전도성 코팅 조성물.
  15. 제 13 항에 있어서,
    경화된 코팅 조성물의 전기 전도도가 10,000 S/m 이상인, 전기 전도성 코팅 조성물.
  16. 중합체성 수지 필름; 및
    상기 중합체성 수지 필름 내에 분산되어 있는, 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자와 또다른 유형의 그래핀계 입자의 조합
    을 포함하되,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가
    메탄 전구체 물질 또는 2개의 탄소 분절 종을 형성할 수 있는 탄화수소 물질을 포함하는 전구체 물질을, 3,500℃ 내지 20,000℃의 온도를 갖는 열 구역 내로 도입하는 단계;
    상기 열 구역에서 전구체 물질을 가열하여 전구체 물질로부터 그래핀계 탄소 입자를 형성하는 단계; 및
    3:1 초과의 평균 종횡비를 갖는 그래핀계 탄소 입자를 수집하는 단계
    에 의해 제조되는, 전기 전도성 코팅.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코팅이 10 S/m 이상의 전기 전도도를 갖는, 전기 전도성 코팅.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코팅이 1,000 S/m 이상의 전기 전도도를 갖는, 전기 전도성 코팅.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 코팅이 10,000 S/m 이상의 전기 전도도를 갖는, 전기 전도성 코팅.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 또다른 유형의 그래핀계 입자가 중합체성 필름 내에 분산되어 있는 박리된 흑연 그래핀계 탄소 입자를 포함하는 전기 전도성 코팅.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 중합체성 수지가 에폭시 수지, 아크릴 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아미드 중합체, 폴리에터 중합체, 비스페놀 A계 에폭시 중합체, 폴리실록산 중합체, 코어-쉘 중합체, 비-수성 분산된 중합체 입자, 스티렌, 에틸렌, 부틸렌, 이들의 공중합체, 및 이들의 혼합물을 포함하는, 전기 전도성 코팅.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 코팅이 1 내지 100 마이크론의 건조 필름 두께를 갖는, 전기 전도성 코팅.
  23. 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자와 또다른 유형의 그래핀계 입자의 조합을 필름-형성 수지와 혼합하는 단계를 포함하되,
    상기 열에 의해 생성된 그래핀계 탄소 입자가
    메탄 전구체 물질 또는 2개의 탄소 분절 종을 형성할 수 있는 탄화수소 물질을 포함하는 전구체 물질을, 3,500℃ 내지 20,000℃의 온도를 갖는 열 구역 내로 도입하는 단계;
    상기 열 구역에서 전구체 물질을 가열하여 전구체 물질로부터 그래핀계 탄소 입자를 형성하는 단계; 및
    3:1 초과의 평균 종횡비를 갖는 그래핀계 탄소 입자를 수집하는 단계
    에 의해 제조되는,
    전기 전도성 코팅 조성물의 제조 방법.
  24. 삭제
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