KR101847477B1 - Method for manufacturing metal nano fiber using electrospan fiber containing metal salt - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨어러블 디바이스에 응용 가능한 높은 신축성 투명전극 및 전자섬유를 위한 연속된 금속나노섬유 제작 방법에 관한 것이다. 구체적으로 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하고, 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사방법에 의하여 나노섬유를 제작하여 환원공정을 통하여 금속나노섬유를 제조하는 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high stretchable transparent electrode applicable to wearable devices and a method for manufacturing continuous metal nanofibers for electronic fibers. Specifically, the present invention relates to a method for producing a polymer solution containing a metal salt, a method for producing a nanofiber by a electrospinning method, and a reduction process for producing a metal nanofiber.
인류는 최초 자연의 천연 재료에서 섬유를 획득한 이래로 섬유 산업을 꾸준히 발전시켜 왔다. 과거의 섬유는 의복 제작 등 제한적인 용도로 사용되었으나, 1940년대 화학산업의 발전과 더불어 나일론 등 인공 합성섬유의 제작이 가능하게 되었고, 활용분야가 확대되었다.Human beings have steadily developed the textile industry since acquiring the fibers from the natural materials of the first time. Past fibers have been used for limited purposes such as clothing production, but with the development of the chemical industry in the 1940s, artificial synthetic fibers such as nylon have become possible to be used.
1960년대 이후로 고강도 탄소섬유를 대량 생산할 수 있게 되었다. 이러한 섬유의 발전은 최근 산업의 여러 분야에서 요구하는 나노직경을 갖는 섬유 제조의 기초가 되었다. 현재 나노섬유는 복합재료, 필터, 생체재료, 화장품, 군사 등 고부가가치산업의 첨단기술로 자리매김하고 있다.Since the 1960s, it has become possible to mass-produce high-strength carbon fibers. The development of these fibers has become the basis for the manufacture of fibers having nano diameters which are required in various fields of industry in recent years. Currently, nanofibers are becoming a high-tech technology for high-value industries such as composites, filters, biomaterials, cosmetics, and military.
이러한 나노 직경을 갖는 섬유 제조하는 방법 중 하나인 전기방사는 1934년 Formhals에 의하여 제안된 것으로, 고분자 용액 등을 노즐을 통하여 토출시켜 반구형의 액체방울을 형성시킨 후에 노즐과 포집부 사이에 고전압을 인가하여 전기장을 형성시킨다. 형성된 전기장에 의하여 반구형의 액체방울이 콘(cone) 형태로 변형된 후 방사가 일어나게 된다. 방사된 용액은 나노직경을 갖는 섬유 형태로 제조되며, 포집부에 누적시켜 섬유를 제조한다.Electrospinning, which is one of the methods of fabricating fibers with nano-diameters, was proposed by Formhals in 1934, in which a polymer solution or the like is discharged through a nozzle to form hemispherical droplets and then a high voltage is applied between the nozzle and the collector Thereby forming an electric field. The generated electric field causes the hemispherical liquid droplets to be deformed into a cone shape, followed by radiation. The radiated solution is prepared in the form of fibers having a nano-diameter, and the fibers are accumulated in the collecting part.
전기방사기술의 장점은 공정의 구조가 간단하고, 제품의 구조, 기계적 물성 등의 성능을 쉽게 설계할 수 있어 고성능을 구현하는 섬유제품을 만들 수 있으며, 무기물이나 금속재료 등으로도 나노섬유의 제조가 가능하여 차세대 미래기술중 하나로 주목받고 있다. 전기방사 기술의 단점인 생산성이 낮은 점, 공정의 불안정 등으로 인하여 공업적으로 크게 주목받지 못하였으나, 1990년대 이후 나노기술이 각광받게 되면서 전기방사에 대한 안정성 개선 및 다양한 용도의 후속연구들이 보고되고 있다. Advantages of the electrospinning technology are that the structure of the process is simple, and the performance such as the structure and mechanical properties of the product can be easily designed, so that a fiber product capable of realizing high performance can be produced. In addition, It is attracting attention as one of the next generation future technologies. However, since nanotechnology has been popularized since the 1990s, improvements in stability against electrospinning and subsequent studies for various applications have been reported have.
그러나 전기방사 물질은 일반적으로 폴리머용액을 사용하고 있어 금속나노섬유를 제작하기 위해서는 특별한 방법이 필요하다. 일반적인 전기 방사에서는 금속나노섬유를 제작하기 위해 고온의 액상 금속을 사용하기 때문에 어려움이 많았다.However, since electrospinning materials generally use polymer solutions, special methods are needed to fabricate metal nanofibers. In general electrospinning, metal nanofibers are difficult to manufacture because of the use of high temperature liquid metal.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래기술(한국공개특허공보 제10-2016-0038884호)에서는 (a) 희생층 템플레이트(template)에 촉매 전구체를 코팅하는 단계; (b) 촉매가 코팅된 희생층 템플레이트를 포함하는 금속산화물 전구체/고분자 혼합 전기방사 용액을 제조하는 단계; (c) 전기방사기술을 이용하여 촉매가 코팅된 희생층 템플레이트를 첨가한 금속산화물 전구체/고분자 복합 섬유를 형성하는 단계; 및 (d) 고온 열처리를 통하여 희생층 템플레이트 및 고분자를 제거시키고, 금속산화물 전구체 및 촉매를 산화시켜 1차원 금속산화물 나노섬유에 기공의 형성과 동시에 또는 선택적으로 기공이 형성된 위치에 촉매 결착이 동시에 이루어지는 단계를 포함하며, 상기 공정과정을 통하여 1차원 나노섬유 표면 및 내부에 다수의 기공을 포함하며 기공이 형성된 위치에 촉매를 선택적으로 결착시키는 순서로 제조한다.In order to solve such a problem, the prior art (Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0038884) discloses a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) coating a sacrificial layer template with a catalyst precursor; (b) preparing a metal oxide precursor / polymer mixed electrospin solution comprising a sacrificial layer template coated with a catalyst; (c) forming a metal oxide precursor / polymer composite fiber to which a catalyst-coated sacrificial layer template is added using electrospinning technology; And (d) oxidizing the metal oxide precursor and the catalyst by removing the sacrificial layer template and the polymer through a high-temperature heat treatment to form a pore in the one-dimensional metal oxide nanofiber, or at the same time, And the catalyst is selectively bound to the surface of the one-dimensional nanofiber and the pores formed in the surface of the one-dimensional nanofiber.
상기 종래기술은 고온 열처리를 통해 희생층 템플레이트 및 고분자를 제거시키고, 금속산화물 전구체 및 촉매를 산화시켜 1차원 금속산화물 나노섬유에 기공의 형성과 동시에 또는 선택적으로 기공이 형성된 위치에 촉매 결착이 동시에 이루어지는 과정을 거쳐야 하므로, 공정이 복잡하고, 공정제어가 매우 정밀하여야만 하는 단점이 있다. In the prior art, the sacrificial layer template and the polymer are removed through a high-temperature heat treatment, the metal oxide precursor and the catalyst are oxidized to form pores in the one-dimensional metal oxide nanofiber, or simultaneously with the formation of pores in the one- The process must be complicated and the process control must be very precise.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속나노섬유를 제작하기 위해서는 특별한 방법이 필요하다. 일반적인 전기 방사에서는 금속나노섬유를 제작하기 위해 고온의 액상 금속을 사용하여야만 하는 종래기술의 문제점을 해결하는데 있다.A problem to be solved by the present invention is that a special method is required for producing metal nanofibers. In general electrospinning, there is a problem in the prior art in which a high temperature liquid metal must be used to fabricate metal nanofibers.
보다 구체적으로 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하고, 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사방법에 의하여 나노섬유를 제작하여 환원공정을 통하여 금속나노섬유를 제조하는 제조하는데 있다.More specifically, the present invention relates to a method for producing a polymer solution containing a metal salt, manufacturing a nanofiber by electrospinning a polymer solution containing a metal salt, and producing a metal nanofiber by a reduction process.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법은, 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1); 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사하는 단계(S2); 상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계(S3); 상기 침지된 나노섬유의 금속염을 금속으로 환원시키는 단계(S4);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning, comprising the steps of: (S1) preparing a polymer solution containing a metal salt; (S2) spinning the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning; Immersing the spun nanofibers in an electroless plating solution (S3); And reducing the metal salt of the immersed nanofibers to metal (S4).
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법은, 상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계; 전에 방사된 나노섬유를 플라즈마 처리단계(S2-1);가 추가되는 것을 특징으로 한다.The method for fabricating metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention comprises the steps of: immersing the spun nanofibers in an electroless plating solution; The step (S2-1) of treating the nanofibers previously irradiated with plasma is added.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법은, 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1); 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시, 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계(S2-2); 상기 침지된 나노섬유의 금속염을 금속으로 환원시키는 단계(S3-1);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for preparing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention comprises the steps of: (S1) preparing a polymer solution containing a metal salt; (S2-2) immersing the nanofibers in an electroless plating solution when spinning the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning; And reducing the metal salt of the immersed nanofibers to metal (S3-1).
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에서, 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액은, 폴리우레탄 폴리머를 테트라 하이드로 푸란(THF)과 디메틸 포름 아미드 (DMF)의 혼합물 부피비가 8:2인 용매에 질량비율 10%로 녹여서 제조된 폴리머용액과 (NH4)2PdCl4 0.3g으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the method for producing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, the polymer solution containing the metal salt may be prepared by dissolving a polyurethane polymer in tetrahydrofuran (THF) and dimethylformamide (DMF) (NH 4 ) 2 PdCl 4 and 0.3 g of a polymer solution prepared by dissolving the polymer in a solvent having a volume ratio of 8: 2 in a mass ratio of 10%.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에서, 상기 무전해 도금용액은 NaOH 12g/L, CuSO4·5H2O 13g/L, 롯셀염 (Potassium sodium tartrate) 29g/L, HCHO 9.5g/L 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the method for preparing metal nanofibers from a polymer solution comprising a metal salt by electrospinning according to the present invention, the electroless plating solution comprises 12 g / L NaOH, 13 g / L CuSO 4 .5H 2 O, ) 29 g / L, and HCHO 9.5 g / L.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에서, 상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계;에서의 침지시간은 4 내지 6분인 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, the immersing time in the step of immersing the spun nanofibers in an electroless plating solution is 4 to 6 minutes do.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 의하면, 금속 전구체를 포함한 폴리머 나노와이어로부터 화학적으로 금속을 환원시켜 금속나노섬유를 제조할 수 있다. According to the method for manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, metal nanofibers can be produced by chemically reducing metals from polymer nanowires including a metal precursor.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 의하면, 낮은 온도에서 금속나노섬유를 제조할 수 있고, 폴리머용액제조시 필요로 하는 금속의 종류를 선택적으로 추가할 수 있다.According to the method for producing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, metal nanofibers can be produced at low temperatures, and the kind of metal required for preparing a polymer solution can be selectively added can do.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 의하면, 선택적으로 금속을 환원할 수 있기 때문에 다양한 형태의 금속나노섬유의 제작이 가능하다.According to the method for producing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, various types of metal nanofibers can be produced because metals can be selectively reduced.
본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 의하면, 금속염을 포함하는 나노섬유를 환원용액에 직접 전기방사하여 실시간으로 금속나노섬유를 제조할 수 있다.According to the method for manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention, metal nanofibers containing a metal salt can be electrospun directly to a reducing solution to produce metal nanofibers in real time.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 금속나노섬유는 웨어러블 디바이스에 응용 가능한 높은 신축성 투명전극 및 전자섬유를 위한 연속된 금속나노섬유로 응용할 수 있다.The metal nanofibers produced by the manufacturing method of the present invention can be applied as high stretchable transparent electrodes applicable to wearable devices and as continuous metal nanofibers for electronic fibers.
도 1은 본 발명에 따른 금속나노섬유의 제조과정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 원거리 전기방사에 의해 금속염을 포함한 나노섬유 제조예와 환원된 금속나노섬유 제조예이다.
도 3은 본 발명의 근거리 전기방사에 의해 금속염을 포함한 나노섬유 제조예와 환원된 금속나노섬유 제조예이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 금속염을 포함한 전기방사 나노섬유를 환원용액(전해질)에 직접 전기방사하여 금속나노섬유를 제조과정의 개략도이다.1 is a schematic view of a process for producing a metal nanofiber according to the present invention.
Fig. 2 is a production example of a nanofiber including a metal salt and a production example of a reduced metal nanofiber by the remote electrospinning of the present invention.
FIG. 3 is a production example of a nanofiber including a metal salt by the near-field electrospinning of the present invention and a production example of a reduced metal nanofiber.
4 is a schematic diagram of a process for manufacturing metal nanofibers by electrospinning electrospun nanofibers containing a metal salt directly to a reducing solution (electrolyte) according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.In the following, the terms "upward", "downward", "forward" and "rearward" and other directional terms are defined with reference to the states shown in the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 금속나노섬유의 제조과정의 개략도이다.1 is a schematic view of a process for producing a metal nanofiber according to the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법은 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1); 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사하는 단계(S2); 상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계(S3); 상기 침지된 나노섬유의 금속염을 금속으로 환원시키는 단계(S4);로 이루어진다.A method of manufacturing metal nanofibers from a polymer solution comprising a metal salt by electrospinning according to a preferred embodiment of the present invention comprises the steps of: (S1) preparing a polymer solution containing a metal salt; (S2) spinning the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning; Immersing the spun nanofibers in an electroless plating solution (S3); And reducing the metal salt of the immersed nanofibers to metal (S4).
상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1)는 나노섬유를 전기방사하기 위한 폴리머 소재인 폴리우레탄 폴리머를 테트라 하이드로 푸란(THF)과 디메틸 포름 아미드 (DMF)의 혼합물 부피비가 8:2인 용매에 질량비율 10%로 녹여서 제조된 폴리머용액과 나노섬유로 방사된 이후에 금속으로 환원될 수 있는 금속염을 혼합시켜 제조한다. 이때 금속염은 후술할 도금용액의 물질에 대응되어 환원 가능한 금속염이라면 어느 것이라도 무방하다.The step (S1) of preparing the polymer solution containing the metal salt is carried out by mixing a polyurethane polymer as a polymer material for electrospinning nanofibers with a mixture ratio of tetrahydrofuran (THF) and dimethylformamide (DMF) of 8: 2 The polymer solution prepared by dissolving the polymer in a solvent in a mass ratio of 10% is mixed with a metal salt that is spun into nanofiber and then reduced to a metal. In this case, the metal salt may be any metal salt which can be reduced to correspond to the substance of the plating solution to be described later.
상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사하는 단계(S2)는 전기방사시의 테일러 콘의 불안정성을 최소화하기 위해 방사노즐과 수집전극사이의 간격을 줄이는 근접 전기방사 기술과 고속 위치제어 기술을 이용하여 원하는 형태의 금속나노섬유를 제조한다. 이와 같이 금속나노섬유를 제조하면 대면적의 격자 형태의 나노섬유 패턴을 형성할 수 있으며 기존의 랜덤한 섬유 및 은나노와이어 금속전극에 비해 일정한 전기적 특성과 높은 가기광선 투과율을 가지는 투명전극의 제작이 가능하다.The step S2 of spinning the polymer solution containing the metal salt to the nanofibers by electrospinning may include a proximity electrospinning technique for reducing the gap between the spinneret and the collecting electrode in order to minimize the instability of the tail cone during electrospinning, The desired shape of the metal nanofiber is manufactured by using the position control technique. Fabrication of metal nanofibers makes it possible to fabricate large-area lattice-shaped nanofiber patterns and to fabricate transparent electrodes with constant electrical properties and high light transmittance compared to conventional random fiber and silver wire metal electrodes. Do.
상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액은 앞서 제조된 나노섬유에 분산되어 있는 금속염을 환원시킬수 있는 용액을 포함한다. 이때 도금용액의 물질은 앞서 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조시 금속염의 종류에 따라 금속염을 환원시킬 수 있는 도금용액이라면 어느 것이라도 무방하다.The electroless plating solution containing the spun nanofibers includes a solution capable of reducing the metal salt dispersed in the nanofibers prepared above. In this case, the material of the plating solution may be any plating solution that can reduce the metal salt according to the kind of the metal salt in manufacturing the polymer solution including the metal salt.
상기 방사된 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키면 상기 침지된 나노섬유의 금속염과 도금용액이 반응하여 금속염을 금속으로 환원시킨다. 이때 환원반응을 위하여 필요한 반응시간, 즉 침지시간을 유지시킨다. 침지시간은 금속염과 도금용액의 종류에 따라 달라진다.When the radiated nanofibers are immersed in an electroless plating solution, the metal salt of the immersed nanofiber reacts with the plating solution to reduce the metal salt to a metal. At this time, the reaction time necessary for the reduction reaction, that is, the immersion time is maintained. The immersion time depends on the type of metal salt and plating solution.
상기 침지시켜 금속염을 금속으로 환원시킨 이후에는 세척 및 건조공정을 진행한다.After the metal salt is dipped into the metal, the washing and drying process is performed.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법은 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1); 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시, 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계(S2-2); 상기 침지된 나노섬유의 금속염을 금속으로 환원시키는 단계(S3-1);로 이루어진다.A method for manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: (S1) preparing a polymer solution containing a metal salt; (S2-2) immersing the nanofibers in an electroless plating solution when spinning the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning; And reducing the metal salt of the immersed nanofibers to metal (S3-1).
금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하는 단계(S1); 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시키는 단계까지는 앞서 설명한 방법과 동일하다.(S1) preparing a polymer solution comprising a metal salt; The process of radiating the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning is the same as that described above.
다만, 상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시 무전해 도금용액에 나노섬유를 직접 방사시켜 침지시킨다.However, when the polymer solution containing the metal salt is radiated to the nanofiber by electrospinning, the nanofiber is directly radiated into the electroless plating solution to be immersed.
이렇게 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시 무전해 도금용액에 나노섬유를 직접 방사시키면 보다 빠른 시간에 금속나노섬유를 제조할 수 있게 된다.Thus, when the nanofiber is radiated by electrospinning, nanofibers can be directly radiated into the electroless plating solution, so that metal nanofibers can be manufactured in a shorter time.
<제 1 실시예>≪ Embodiment 1 >
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 대하여 설명한다.A method for manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
1. 금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조1. Preparation of a polymer solution containing a metal salt
금속염을 포함하는 폴리머용액은, 폴리우레탄 폴리머를 테트라 하이드로 푸란(THF)과 디메틸 포름 아미드 (DMF)의 혼합물 부피비가 8:2인 용매에 질량비율 10%로 녹여서 제조된 폴리머용액과 (NH4)2PdCl4 0.3g으로 이루어진 폴리머용액을 제조하였다.The polymer solution comprising a metal salt, a polyurethane polymer in tetrahydrofuran (THF) and dimethylformamide (DMF) mixture a volume ratio of 8 for: manufactured 2 dissolved in solvent with 10% by weight ratio polymer solutions and (NH 4) the polymer solution was made of 0.3g 2 PdCl 4 was prepared.
2. 전기방사2. Electrospinning
전기방사는 방사노즐과 수집전극사이의 간격을 50 mm로 한 근접 전기방사방법을 이용하였다. 방사노즐에 인가된 전압은 8 kV 이었다.Electrospinning was performed using a proximity electrospinning method with a spacing of 50 mm between the spinning nozzle and the collecting electrode. The voltage applied to the spinning nozzle was 8 kV.
3. 전기방사된 나노섬유에 플라즈마 처리3. Plasma treatment of electrospun nanofibers
전기방사된 나노섬유에 플라즈마 처리를 하여 금속염을 활성화시킨다. 이때 활성화는 후술할 금속염의 원활한 환원을 위한 것으로, 본 실시예에서는 100W의 파워로 1분간 플라즈마 처리하였다.The electrospun nanofiber is plasma treated to activate the metal salt. At this time, the activation is for smooth reduction of the metal salt to be described later, and in the present embodiment, the plasma treatment is performed for 1 minute at a power of 100 W.
4. 무전해 도금용액의 제조4. Preparation of electroless plating solution
무전해 도금용액은, 앞서 전기방사된 나노섬유에 포함된 금속염인 (NH4)2PdCl4 을 환원반응시킬 수 있는 물질이 포함되어야 한다.The electroless plating solution should contain a substance capable of reducing (NH 4 ) 2 PdCl 4 , which is a metal salt contained in the nanofibers electrosprayed previously.
본 실시예에서는 NaOH 12g/L, CuSO4·5H2O 13g/L, 롯셀염 (Potassium sodium tartrate) 29g/L, HCHO 9.5g/L 으로 이루어진 도금용액을 제조하여, 구리를 금속나노섬유에 도금시켰다.In this embodiment, a plating solution composed of 12 g / L of NaOH, 13 g / L of CuSO 4 .5H 2 O, 29 g / L of potassium sodium tartrate and 9.5 g / L of HCHO was prepared and copper was plated on metal nanofibers .
이때 침지시간은 5분을 유지하였다.At this time, the immersion time was maintained for 5 minutes.
5. 세척 및 건조5. Cleaning and drying
도금용액에서 환원된 금속나노섬유를 꺼내어 세척한 후 건조하였다.The reduced metal nanofibers were taken out from the plating solution, washed, and then dried.
<제 2 실시예>≪ Embodiment 2 >
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따른 전기방사에 의해 금속염을 포함하는 폴리머용액으로부터의 금속나노섬유 제조방법에 대하여 설명한다.A method for manufacturing metal nanofibers from a polymer solution containing a metal salt by electrospinning according to another preferred embodiment of the present invention will be described.
금속염을 포함하는 폴리머용액을 제조하고, 전기방사시키는 과정은 제 1 실시예와 동일하다. 다만, 전기방사시 직접 무전해 도금용액에 방사시켜 제 1 실시예에서의 전기방사된 나노섬유에 플라즈마 처리를 하지 않았다.The process of preparing a polymer solution containing a metal salt and electrospinning is the same as in the first embodiment. However, in the case of electrospinning, the electrospun nanofiber in the first embodiment was not subjected to plasma treatment by being directly spun in electroless plating solution.
이후 직접 무전해 도금용액에 방사된 나노섬유에 포함된 금속염과 도금용액의 반응으로 금속나노섬유가 제조되는 과정을 제 1 실시예와 동일하다. The process of producing the metal nanofibers by the reaction between the metal salt contained in the nanofibers radiated in the electroless plating solution and the plating solution is the same as in the first embodiment.
또한 이후의 과정인 세척 및 건조과정도 제 1 실시예와 동일하다.The subsequent process of washing and drying is also the same as that of the first embodiment.
도 2는 본 발명의 원거리 전기방사에 의해 금속염을 포함한 나노섬유 제조예와 환원된 금속나노섬유 제조예이다. 도 4(a) 내지 도 4(d) 모두 금속나노섬유가 정상적으로 제조되었음을 알 수 있다.Fig. 2 is a production example of a nanofiber including a metal salt and a production example of a reduced metal nanofiber by the remote electrospinning of the present invention. 4 (a) to 4 (d) show that the metal nanofibers were normally produced.
도 3은 본 발명의 원거리 전기방사에 의해 금속염을 포함한 나노섬유 제조예와 환원된 금속나노섬유 제조예이다.Fig. 3 is a production example of a nanofiber including a metal salt by the electrospinning of the present invention and a production example of a reduced metal nanofiber. Fig.
도 3(a) 내지 도 3(d) 모두 금속나노섬유가 정상적으로 제조되었음을 알 수 있다.3 (a) to 3 (d) show that the metal nanofibers were normally produced.
도 4는 금속염을 포함한 전기방사 나노섬유를 환원용액(전해질)에 직접 전기방사하는 개념도이다. 이와 같이 금속염을 포함한 전기방사 나노섬유를 환원용액(전해질)에 직접 전기방사함으로써 간단하고 신속하게 나노금속섬유를 제조할 수 있다.4 is a conceptual diagram of electrospinning the electrospun nanofibers containing a metal salt directly to a reducing solution (electrolyte). As described above, the nano metal fiber including the metal salt can be easily and quickly produced by electrospinning the electrospun nanofiber directly to the reducing solution (electrolyte).
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
Claims (5)
상기 금속염을 포함하는 폴리머용액을 전기방사에 의해 나노섬유로 방사시, 나노섬유를 무전해 도금용액에 침지시키는 단계;
상기 침지된 나노섬유의 금속염을 금속으로 환원시키는 단계;로 이루어지되,
상기 금속염을 포함하는 폴리머용액은,
폴리우레탄 폴리머를 테트라 하이드로 푸란(THF)과 디메틸 포름 아미드 (DMF)의 혼합물 부피비가 8:2인 용매에 질량비율 10%로 녹여서 제조된 폴리머용액과 (NH4)2PdCl4 0.3g으로 이루어지고,
상기 무전해 도금용액은,
NaOH 12g/L, CuSO4·5H2O 13g/L, 롯셀염 (Potassium sodium tartrate) 29g/L, HCHO 9.5g/L 으로 이루어지고,
상기 침지시간은 4 내지 6분인 것을 특징으로 하는 금속나노섬유 제조방법.Preparing a polymer solution comprising a metal salt;
Immersing the nanofibers in an electroless plating solution when spinning the polymer solution containing the metal salt into nanofibers by electrospinning;
And reducing the metal salt of the immersed nanofibers to a metal,
The polymer solution containing the metal salt may contain,
(NH 4 ) 2 PdCl 4 and 0.3 g of a polymer solution prepared by dissolving a polyurethane polymer in a solvent having a volume ratio of tetrahydrofuran (THF) and dimethylformamide (DMF) of 8: 2 in a mass ratio of 10% ,
The electroless plating solution may contain,
Made of a NaOH 12g / L, CuSO 4 · 5H 2 O 13g / L, Lot selyeom (Potassium sodium tartrate) 29g / L , HCHO 9.5g / L,
Wherein the immersion time is 4 to 6 minutes.
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