KR101992570B1 - 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법 - Google Patents

탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101992570B1
KR101992570B1 KR1020180090563A KR20180090563A KR101992570B1 KR 101992570 B1 KR101992570 B1 KR 101992570B1 KR 1020180090563 A KR1020180090563 A KR 1020180090563A KR 20180090563 A KR20180090563 A KR 20180090563A KR 101992570 B1 KR101992570 B1 KR 101992570B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotube
nanotube sheet
electromagnetic wave
directional
electromagnetic
Prior art date
Application number
KR1020180090563A
Other languages
English (en)
Inventor
김선정
이덕원
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020180090563A priority Critical patent/KR101992570B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101992570B1 publication Critical patent/KR101992570B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법을 개시한다. 본 발명의 일실시예에 따르면 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법은 수용액에 탄소나노튜브 분말을 혼합한 혼합액을 초음파 처리하는 단계, 상기 초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계 및 상기 생성된 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 상기 초음파 처리된 혼합액을 분사하여 상기 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING MATERIAL TO SHIELD ELECTROMAGNETIC WAVE BY USING CARBON NANO TUBE SHEET}
본 발명은 탄소나노튜브 시트를 이용하여 전자파를 차폐하는 물질을 제조하는 기술적 사상에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다층 나노튜브(Multi-Walled Nano Tube, MWNT)의 배열성을 이용하여 효율적으로 전자파를 차폐하는 차폐재를 제조하는 방법에 관한 것 이다.
현재, 고분자 수지 내에 전자파 차폐기능을 할 수 있는 무기물질 또는 탄소계 물질을 첨가하여, 고분자 수지에 탄소나노튜브를 소량으로 첨가하여 우수한 전자파 차폐성능을 만족시키는 연구가 진행되고 있다.
또한, 스마트폰, 태블릿 PC 및 드론의 인기로 대표되는 조명 및 휴대용 장치 등의 전자파를 발생시키는 기계 장치들이 크게 증가했다.
또한, 생활 가전기기, 정보통신기기 및 산업기기 등으로부터 발생하는 전자파는 기기간의 전자파 장해(EMI, electromagnetic interference)와 더불어 인체에 대한 유해성으로 인하여 새로운 환경 문제로 대두되고 있다.
또한, 전자, 정보통신기기의 고속화, 광대역화가 가속화됨에 따라 휴대폰, 노트북컴퓨터, 개인휴대용정보단말기(PDA, personal digital assistant) 등 정보통신기기뿐만 아니라 일상 생활용품 등의 소형화, 박형화 및 경량화가 이루어지고 있다.
이에 따라 EMI 문제가 더욱 심하게 대두되고 있어 이를 해결하기 위한 전자파 차폐용 페이스트의 개발이 시급한 실정이다.
따라서, 메탈(metal)로 구성된 물질은 물론 산화 아연(ZnO) 할로우(hollow) 구조를 감싼 그라핀(graphene), PANI/MWNT/Fe3O4 복합 재료 합성 또는 MXene 필름과 같은 다양한 재료와 구조의 변화를 통해서 전자파의 진행을 방해하기 위한 기술 개발이 시도되고 있다.
일반적으로, 탄소나노튜브는 높은 전기 전도성, 열적 안정성, 인장 강도 및 복원성을 갖고 있다.
앞서 설명한 전자파를 차폐하기 위한 기술들은 대부분이 메탈류를 사용함으로써 효과적으로 전자기파를 막을 수 있었으나 무게가 무겁고, 유연성이 상대적으로 떨어지기 때문에 적용성면에서 상당히 어려움을 겪었다.
또한, 메탈류는 차폐효과가 좋은 대신에 반사량이 상대적으로 많아서 2차 전자파 피해의 우려가 존재한다.
한편, 다층 나노튜브는 나노 크기의 물질을 적절하게 배열하는 것이 어려우므로, 전자기파의 움직임을 효과적으로 저해하지 못하는 한계성이 존재할 수 있다.
따라서, 메탈함유량을 감소하면서도, 전자파를 효율적으로 차단할 수 있는 차폐 물질이 개발될 필요성이 존재한다.
한국등록특허 제10-1534298호, "전자파 차폐필름용 조성물, 이를 이용한 전자파 차폐필름의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 전자파 차폐필름"
본 발명은 MWNT(Multi-Walled Nano Tube, MWNT) 시트의 배열성을 통해 전자기파의 방향을 통제하는 차폐 물질을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 MWNT 시트들이 상호간에 수직(Orthogonal)하게 배열되는 차폐 물질을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 MWNT 시트들이 배열된 차폐 물질을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 전자기파를 차폐하는 차폐 물질을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법은 수용액에 탄소나노튜브 분말을 혼합한 혼합액을 초음파 처리하는 단계, 상기 초음파 처리된 혼합액을 가판에 분사하여 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계, 상기 생성된 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 상기 초음파 처리된 혼합액을 분사하여 상기 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제1 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하고, 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제2 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 및 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 자성 입자와 상기 전자기파(electromagnetic wave)의 방사성에 기초하여 상기 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교하여 격자 무늬(cross stripe) 패턴으로 생성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법은 상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 평행하고, 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교(orthogonal)하는 제3 방향성의 탄소나노튜브 시트를 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트 상에 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트의 적층 수는 전자기파(electromagnetic wave)의 차폐 비율에 비례할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 전자파 차폐재는 상기 적층 수에 비례하여 체적 저항(volume resistance)이 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 전자파 차폐재는 상기 적층 수와 관계없이 180도 폴딩(folding) 구조를 포함하고, 상기 180도 폴딩 될 경우, 볼록(convex) 연결부에 기초하여 유전 상수(dielectric constant)를 유지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 혼합액은 에테르 계 친수성 우레탄을 함유하는 에탄올 수용액에 티탄산바륨, 산화철, 또는 은나노와이어 중 적어도 하나를 혼합하여 초음파 처리 후에 생성되고, 에어 브러시를 이용하여 상기 기판 상에 분무될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 생성된 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제1 방향성에 직교(orthogonal)하는 방향으로 회전되어 생성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재는 초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 생성되는 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 및 상기 생성된 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 상기 초음파 처리된 혼합액을 분사하여 상기 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 포함할 수 있다.
본 발명은 MWNT(Multi-Walled Nano Tube, MWNT) 시트의 배열성을 통해 전자기파의 방향을 통제하는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
본 발명은 MWNT 시트들이 상호간에 수직(Orthogonal)하게 배열되는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 MWNT 시트들이 배열된 차폐 물질을 제공할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 전자기파를 차폐하는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 제조 과정을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조를 설명하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 4b 및 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 반사율을 설명하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 유전 상수를 설명하는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 전도도를 설명하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수 변화에 따른 라만분광 지수를 설명하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 7b 및 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수와 배열에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 금속 함유 여부에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 차폐물의 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지를 설명하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 탄소나노튜브 시트의 벤딩(bending) 특성을 설명하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 제조 과정을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 제조 과정은 제1 단계(S100) 내지 제5 단계(S140)를 포함할 수 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트의 제조 과정은 제1 단계(S100) 내지 제5 단계(S140)를 따라서 두 개의 탄소나노튜브 시트가 적층(stack)된 전자파 차폐물질을 제조할 수 있다.
제1 단계(S100)는 5wt%의 에테르 계(ethereal plane) 친수성(hydrophilic) 우레탄(urethane)을 함유하는 50ml의 에탄올 수용액을 15wt%의 티탄산바륨(BaTiO3)과 혼합하여 혼합액을 제조한 후, 혼합액을 에어 브러시를 사용하여 테플론 플레이트 상에 분무하여 탄소나노튜브 시트를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
제2 단계(S110)는 300mg의 산화철(Fe3O4) 나노 분말과 10ml의 은나노 와이어(AgNW) 분산액을 혼합하여 다른 복합체로 제조한 후, 복합체를 약 1 시간 동안 초음파 처리 한 다음, 혼합액의 전도성 및 투과성을 향상시키기 위해 보조물로서 방사 가능한 탄소나노튜브 시트 표면에 제1 방향으로 증착하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 테플론 플레이트 상에 분무하여 생성된 탄소나노튜브 시트는 제1 방향으로 회전될 수 있다.
제3 단계(S120)는 혼합액을 에어 브러시를 사용하여 테플론 플레이트 상에 분무하여 탄소나노튜브 시트를 추가 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
제4 단계(S130)는 초음파 처리된 복합체를 추가 생성된 탄소나노튜브 시트 상에 제2 방향으로 증착하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 테플론 플레이트 상에 분무하여 추가 생성된 탄소나노튜브 시트는 제2 방향으로 회전될 수 있다.
일례로, 제1 방향과 제2 방향은 상호간에 직교(orthogonal)하는 방향일 수 있다.
제5 단계(S140)는 혼합액을 에어 브러시를 사용하여 테플론 플레이트 상에 분무하여 탄소나노튜브 시트를 추가 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트의 제조 과정은 복수의 탄소나노튜 시트들이 적층된 전자파 차폐 물질을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 탄소나노뷰트 시트는 다층 나노튜브 (Multi-Walled Nano Tube, MWNT)로도 지칭될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 전자파 차폐재의 제조 방법은 단계(201)에서 탄소나노튜브 혼합액을 제조할 수 있다.
즉, 전자파 차폐재의 제조 방법은 수용액에 탄소나노튜브 분말을 혼합한 혼합액을 초음파 처리하여 혼합액을 제조할 수 있다.
예를 들어, 혼합액은 에테르 계 친수성 우레탄을 함유하는 에탄올 수용액에 티탄산바륨, 산화철, 또는 은나노와이어 중 적어도 하나를 혼합하여 초음파 처리 후에 생성될 수 있다.
단계(202)에서 전자파 차폐재의 제조 방법은 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성할 수 있다.
즉, 전자파 차폐재의 제조 방법은 초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 제1 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수할 수 있다.
즉, 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 전자기파와 반대 방향임에 따라 전자기파와 저항이 발생되어 전자기파를 흡수할 수 있다.
단계(203)에서 전자파 차폐재의 제조 방법은 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성할 수 있다.
즉, 전자파 차폐재의 제조 방법은 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 혼합액을 분사하여 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성할 수 있다.
일례로, 전자파 차폐재의 제조 방법은 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 제1 방향성에 직교(orthogonal)하는 방향으로 회전시켜 생성할 수 있다.
예를 들어, 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 제2 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 전자파 차폐재의 제조 방법은 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 평행하고, 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교(orthogonal)하는 제3 방향성의 탄소나노튜브 시트를 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트 상에 생성할 수 있다.
일례로, 전자파 차폐재의 제조 방법은 초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 생성되는 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 및 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 포함하는 전자파 차폐재를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 전자파 차폐재는 다중 탄소나노튜브 시트들로 형성되고 티탄산 바륨(BaTiO3) 및 산화철(Fe3O4)를 함유하는 체크 무늬 패턴을 통해 전자기파를 매우 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 탄소나노튜브 시트들은 8.2-12.4GHz (X-대역 주파수 범위)에서 20 dB이상의 감쇠를 달성할 수 있다.
본 발명은 격자 무늬 패턴을 통해 높은 유전 상수를 생성함으로써 전자기파를 효과적으로 감쇠시킨다.
예를 들어, 격자 무늬 패턴을 갖는 전자파 차폐재는 약 11.1nm ± 2.4nm의 두께를 갖는 방사 가능한 탄소나노튜브 시트에 의해 형성된 고도로 정렬 된 필터일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조를 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 3은 탄소나노튜브 시트들의 수직(vertical), 수평(parallel), 직교(orthogonal) 패턴 구조를 통과하는 전자기파의 복사를 예시한다.
도 3을 참고하면, 수직 구조(310)는 전자기파의 복사를 일부 차단 또는 흡수하나 수평 방향성의 전자기파를 차단하지 못한다.
한편, 수평 구조(330)는 전자기파의 복사를 전혀 차단 또는 흡수하지 못한다.
본 발명의 일실시예에 따른 직교 구조(320)는 전자기파의 방향성을 고려하여 탄소나노튜브가 적층됨에 따라 전자기 방사성을 고려하여 전자기파를 효율적으로 차단 또는 흡수할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 직교 구조(320)를 갖는 전자기파 차폐재는 전자기파의 수직 방향 및 수평 방향을 모두 차단 또는 흡수할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 및 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 자성 입자와 전자기파(electromagnetic wave)의 방사성에 기초하여 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 4a를 참고하면, 탄소나노튜브 시트들의 배열구조는 직교 구조와 수평 구조로 구분될 수 있다.
그래프를 참고하면, 가로축은 주파수 크기를 나타낼 수 있고, 세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들이 직교 구조로 배열되며, 다양한 주파수 대역에서 약 20dB의 전자기파를 차단 또는 흡수할 수 있다.
한편, 탄소나노튜브 시트들이 수평 구조로 배열될 경우, 약 10dB의 전자기파를 차단 또는 흡수할 수 있다.
본 발명은 MWNT(Multi-Walled Nano Tube, MWNT) 시트의 배열성을 통해 전자기파의 방향을 통제하는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 MWNT 시트들이 상호간에 수직(Orthogonal)하게 배열되는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
도 4b 및 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 4b 및 도 4c를 참고하면, 그래프의 가로축은 탄소나노튜브 시트들의 수를 나타내고, 세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있다.
전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들의 수에 비례하여 전자기파를 차단 또는 흡수한다.
즉, 전자파 차폐재는 적층되는 탄소나노튜브 시트들의 수가 증가할수록 전자기파 차폐율이 증가할 수 있다.
일례로, 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트의 적층 수는 전자기파(electromagnetic wave)의 차폐 비율에 비례할 수 있다.
본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 MWNT 시트들이 배열된 차폐 물질을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자기 방사의 방향성을 고려하여 전자기파를 차폐하는 차폐 물질을 제공할 수 있다.
도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 반사율을 설명하는 도면이다.
도 4d를 참고하면, 그래프의 가로축은 빛의 파장을 나타낼 수 있고, 세로축은 반사율을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트가 직교 구조를 형성되며, 수평 구조일 경우에 대비하여 반사율이 낮다.
즉, 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들이 직교 구조로 적층될 경우, 상대적으로 흡수율이 높아서, 전자파가 반사되어 발생될 수 있는 전자파의 2차 피해를 감소시킬 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 유전 상수를 설명하는 도면이다.
도 5a를 참고하면, 그래프의 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 유전 상수(dielectric constant)의 크기를 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 다양한 주파수 대역에서 수평 구조에 대비하여 상대적으로 높은 유전 상수를 유지할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 배열 구조에 따른 전도도를 설명하는 도면이다.
도 5b를 참고하면, 그래프의 가로축은 탄소나노튜브 시트의 배열 방향을 나타낼 수 있고, 세로축은 탄소나노튜브 시트의 전도도를 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들이 직교 구조로 배열됨으로써 약 140 내지 160의 전도도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전도도는 전기가 전달되는 전도도를 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수 변화에 따른 라만분광 지수를 설명하는 도면이다.
도 6a를 참고하면, 그래프의 가로축은 라만 시프트(Raman shift)를 나타낼 수 있고, 세로축은 강도를 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들은 평행 구조에 대비하여 상대적으로 높은 라만 스펙트럼을 나타낼 수 있다.
도 6b를 참고하면, 그래프의 가로축은 탄소나노튜브 시트의 수를 나타낼 수 있고, 세로축은 라만 지수를 나타낼 수 있다.
즉, 전자파 차폐재에 포함된 탄소나노튜브 시트의 수의 변화에 따라 라만 분광법 지수가 증가할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 7a를 참고하면, 그래프의 가로축은 주파수를 나타낼 수 있고, 세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있다.
일례로, 전자파 차폐재는 적층되는 탄소나노튜브 시트의 수가 증가될수록 전자기파의 차단 지수가 증가될 수 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트는 2 (2 + 2), 5 (5 + 5), 10 (10 + 10), 20 (20 + 20) 및 40(40 + 40)으로 증가될 경우 전자기파의 차단 지수가 증가될 수 있다.
도 7b 및 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트들의 수와 배열에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 7b를 참고하면, 그래프의 가로축은 주파수를 나타낼 수 있고, 세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있다.
본 발명의 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트의 적층 방향에 따라 전자기파의 차단 지수가 변동될 수 있다.
즉, 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트가 직교 구조를 갖을 경우, 전자기파의 차단 지수가 상대적으로 높을 수 있다.
도 7c를 참고하면, 그래프의 가로축은 탄소나노튜브 시트들의 수를 나타낼 수 있고, 우세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있으며, 좌세로축은 저항성을 나타낼 수 있다.
즉, 전자기파(700)의 변화에 따라 병렬 구조(701)의 저항성 변화와 격자 구조(702)의 저항성 변화를 나타낼 수 있다.
일례로, 병렬 구조(701)는 탄소나노튜브 시트의 수와 전자기파의 변화와 관계없이 부피 저항성이 변화하지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 격자 구조(702)는 탄소나노튜브 시트의 수와 전자기파의 변화에 따라 부피 저항성이 변화한다.
즉, 격자 구조(702)는 탄소나노튜브 시트의 수와 전자기파의 변화에 따라 부피 저항성이 증가할 수 있다.
일례로, 전자파 차폐재는 적층 수에 비례하여 체적 저항(volume resistance)이 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교하여 격자 무늬(cross stripe) 패턴으로 생성될 수 있다.
한편, 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교하여 격자 무늬(cross stripe) 패턴으로 생성될 수 있다.
도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브 시트의 금속 함유 여부에 따른 전자기파 차폐율을 설명하는 도면이다.
도 7d를 참고하면, 그래프의 가로축은 탄소나노튜브 시트의 수를 나타낼 수 있고, 세로축은 전자기파의 크기를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 금속을 포함하지 않는 금속 미포함(711)에 해당할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재는 금속 포함(710)하는 전자파 차폐재에 상응하는 전자파를 차단 또는 흡수할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 차폐물의 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지를 설명하는 도면이다.
도 8의 (a)는 방사형 탄소나노튜브 시트에서 생성 된 다층 박막의 단면적을 보여주는 주사 전자 현미경 이미지일 수 있다.
도 8의 (b)는 단일 방향으로 배향 된 탄소나노튜브 시트에 감싸진 자성 입자를 나타낼 수 있다.
도 8의 (c)는 방사 가능한 탄소나노튜브 시트로 제작 된 격자 무늬 패턴의 TEM 이미지룰 나타낼 수 있다.
도 8의 (d)는 MWNT 시트로 구성된 활성 층인 티탄산 바륨(BaTio3)를 함유하는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 및 자성 입자룰 나타낼 수 있다.
도 8의 (e)는 은 나노 와이어로 코팅 된 자성 입자를 나타낼 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 탄소나노튜브 시트의 벤딩(bending) 특성을 설명하는 도면이다.
도 9a를 참고하면, 탄소나노튜브 시트(900)는 매우 유연하기 때문에 기존의 그래 핀 재료의 굴곡 반경을 초과하여 성능을 저하시키지 않으면 서 180 °로 구부릴 수 있다.
도 9b를 참고하면, 그래프의 가로축은 주파수를 나타낼 수 있고, 세로축은 유전 상수를 나타낼 수 있다.
제1 상태는 탄소나노튜브 시트(900)가 벤딩되기 이전의 상태를 나타낼 수 있고, 제2 상태는 탄소나노튜브 시트(900)가 벤딩된 후의 상태를 나타낼 수 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트(900)는 180도로 접히더라도 동일한 유전 상수를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 전자파 차폐재는 적층 수와 관계없이 180도 폴딩(folding) 구조를 포함하고, 180도 폴딩 될 경우, 볼록(convex) 연결부에 기초하여 유전 상수(dielectric constant)를 유지할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 유연성을 활용함으로써 새로운 복합 소재를 휴대용 및 웨어러블 스마트 장치 및 군사 장비와 같은 많은 소형 전자 장치에 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐재가 스마트 장치의 굴곡진 부분에 부착될 경우, 굴곡진 부분에 볼록(convex) 연결부가 생성되어 전자파를 차폐하면서도 유전 상수를 유지할 수 있다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
상술한 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.
그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 수 있다.

Claims (12)

  1. 전자파 차폐재의 제조 방법에 있어서,
    수용액에 탄소나노튜브 분말을 혼합한 혼합액을 초음파 처리하는 단계;
    상기 초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 상기 초음파 처리된 혼합액을 분사하여 상기 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들의 적층 수와 관계없이 폴딩(folding) 구조를 포함하고, 상기 전자파 차폐재가 폴딩 될 경우, 볼록(convex) 연결부에 기초하여 유전 상수(dielectric constant)를 유지하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제1 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하고,
    상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제2 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 및 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 전자기파(electromagnetic wave)의 방사성에 기초하여 상기 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교하여 격자 무늬(cross stripe) 패턴으로 생성되는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 평행하고, 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트와 직교(orthogonal)하는 제3 방향성의 탄소나노튜브 시트를 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트 상에 생성하는 단계를 더 포함하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트와 상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트의 적층 수는 전자기파(electromagnetic wave)의 차폐 비율에 비례하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전자파 차폐재는 상기 적층 수에 비례하여 체적 저항(volume resistance)이 변경되는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전자파 차폐재는 상기 적층 수와 관계없이 180도 폴딩(folding) 구조를 포함하고, 상기 180도 폴딩 될 경우, 볼록(convex) 연결부에 기초하여 유전 상수(dielectric constant)를 유지하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼합액은 에테르 계 친수성 우레탄을 함유하는 에탄올 수용액을 포함하고, 에어 브러시를 이용하여 상기 기판 상에 분무되는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제1 방향성에 직교(orthogonal)하는 방향으로 회전되어 생성되는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재의 제조 방법.
  11. 전자파 차폐재에 있어서,
    초음파 처리된 혼합액을 기판에 분사하여 생성되는 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트; 및
    상기 생성된 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트 위에 상기 초음파 처리된 혼합액을 분사하여 상기 제1 방향성과 직교(orthogonal)하는 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트를 포함하고,
    상기 전자파 차폐재는 탄소나노튜브 시트들의 적층 수와 관계없이 180도 폴딩(folding) 구조를 포함하고, 상기 180도 폴딩 될 경우, 볼록(convex) 연결부에 기초하여 유전 상수(dielectric constant)를 유지하는 것을 특징으로 하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제1 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하고,
    상기 제2 방향성의 탄소나노튜브 시트는 상기 제2 방향성과 반대 방향을 갖는 전자기파(electromagnetic wave)를 반사 또는 흡수하는
    탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재.
KR1020180090563A 2018-08-03 2018-08-03 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법 KR101992570B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180090563A KR101992570B1 (ko) 2018-08-03 2018-08-03 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180090563A KR101992570B1 (ko) 2018-08-03 2018-08-03 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101992570B1 true KR101992570B1 (ko) 2019-06-24

Family

ID=67055746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180090563A KR101992570B1 (ko) 2018-08-03 2018-08-03 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101992570B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188249B1 (ko) * 2020-06-12 2020-12-09 임서현 금속 케이스 및 이의 가공방법
KR20230073881A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 숭실대학교산학협력단 전기 절연 및 급속 발열이 가능한 탄소 나노튜브-섬유 복합시트 및 이의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782259B1 (ko) * 2000-11-16 2007-12-04 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브를 이용한 전자파 차폐 방열판 및 그 제조방법
KR101534298B1 (ko) 2014-06-17 2015-07-06 (주)다산 전자파 차폐필름용 조성물, 이를 이용한 전자파 차폐필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 전자파 차폐필름

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782259B1 (ko) * 2000-11-16 2007-12-04 엘지전자 주식회사 탄소나노튜브를 이용한 전자파 차폐 방열판 및 그 제조방법
KR101534298B1 (ko) 2014-06-17 2015-07-06 (주)다산 전자파 차폐필름용 조성물, 이를 이용한 전자파 차폐필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 전자파 차폐필름

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Q. F. Cheng 외 6인, Carbon nanotube/epoxy composites fabricated by resin transfer molding, CARBON48(2010) 260-266, 11 September 2009* *
Z. P. Wu, T. Liu 외 7명, "A facile method to improving the electromagnetic interference shielding of free-standing and foldable carbon nanotube mat"RSC Adv., 2016, DOI

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102188249B1 (ko) * 2020-06-12 2020-12-09 임서현 금속 케이스 및 이의 가공방법
KR20230073881A (ko) 2021-11-19 2023-05-26 숭실대학교산학협력단 전기 절연 및 급속 발열이 가능한 탄소 나노튜브-섬유 복합시트 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Maruthi et al. Conducting polymer based composites as efficient EMI shielding materials: A comprehensive review and future prospects
Nguyen et al. MXene (Ti3C2TX)/graphene/PDMS composites for multifunctional broadband electromagnetic interference shielding skins
Ryu et al. Absorption-dominant, low reflection EMI shielding materials with integrated metal mesh/TPU/CIP composite
Biswas et al. Absorption-dominated electromagnetic wave suppressor derived from ferrite-doped cross-linked graphene framework and conducting carbon
Chandra et al. Hybrid polymer composites for EMI shielding application-a review
He et al. Developing MXenes from wireless communication to electromagnetic attenuation
Sankaran et al. Recent advances in electromagnetic interference shielding properties of metal and carbon filler reinforced flexible polymer composites: A review
Wang et al. Ultrasmall Mo2C nanoparticle-decorated carbon polyhedrons for enhanced microwave absorption
Bhattacharjee et al. Recent trends in multi-layered architectures towards screening electromagnetic radiation: challenges and perspectives
Zhang et al. Effect of Surface Structure and Composition on the Electromagnetic Properties of Ti3C2T x MXenes for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption
Gu et al. Multi-layer silver nanowire/polyethylene terephthalate mesh structure for highly efficient transparent electromagnetic interference shielding
Ji et al. Microwave absorption properties of multilayer impedance gradient absorber consisting of Ti3C2TX MXene/polymer films
Iqbal et al. Enhanced absorption of electromagnetic waves in Ti3C2Tx MXene films with segregated polymer inclusions
Bora et al. Electromagnetic interference shielding efficiency of MnO2 nanorod doped polyaniline film
Qian et al. Flexible MXene/cellulose nanofiber aerogels for efficient electromagnetic absorption
Cai et al. Ti3C2Tx MXene/graphene oxide/Co3O4 nanorods aerogels with tunable and broadband electromagnetic wave absorption
Aïssa et al. Nanoelectromagnetic of a highly conductive 2D transition metal carbide (MXene)/Graphene nanoplatelets composite in the EHF M-band frequency
Tan et al. Development and current situation of flexible and transparent EM shielding materials
KR101992570B1 (ko) 탄소나노튜브 시트를 이용한 전자파 차폐재 제조 방법
Kuila et al. Recent advancements in carbonaceous nanomaterials for multifunctional broadband electromagnetic interference shielding and wearable devices
Shao et al. Microbuckling-enhanced electromagnetic-wave-absorbing capability of a stretchable Fe3O4/carbon nanotube/poly (dimethylsiloxane) composite film
Su et al. Graphene/BN/Fe/BN nanocomposites for highly efficient electromagnetic wave absorption
Lu et al. Review of dielectric carbide, oxide, and sulfide nanostructures for electromagnetic wave absorption
Fang et al. Flexible multilayered poly (vinylidene fluoride)/graphene-poly (vinylidene fluoride) films for efficient electromagnetic shielding
Liu et al. Hollow Spheres of Ti3C2T x with a Nanometer-Thick Wall for High-Performance Microwave Absorption

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant