KR102088796B1 - 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체 - Google Patents

방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체 Download PDF

Info

Publication number
KR102088796B1
KR102088796B1 KR1020180120145A KR20180120145A KR102088796B1 KR 102088796 B1 KR102088796 B1 KR 102088796B1 KR 1020180120145 A KR1020180120145 A KR 1020180120145A KR 20180120145 A KR20180120145 A KR 20180120145A KR 102088796 B1 KR102088796 B1 KR 102088796B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cellulose
electrically conductive
electroconductive
manufacturing
composite
Prior art date
Application number
KR1020180120145A
Other languages
English (en)
Inventor
임윤묵
정성린
박종석
권희정
Original Assignee
한국원자력연구원
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 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020180120145A priority Critical patent/KR102088796B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102088796B1 publication Critical patent/KR102088796B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G81/00Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28Treatment by wave energy or particle radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

본 발명은 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기전도성 단량체를 포함하는 용액에 셀룰로오스를 침지하는 단계; 및 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다. 나아가 본 발명은 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합된 전기전도성 중합체 및 셀룰로오스를 포함하는 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다. 본 발명의 전기전도성 셀룰로오스 복합체는 높은 유연성과 우수한 전기전도성을 가진다.

Description

방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체{The method of manufacturing electroconductive cellulose complex using radiation technology and electroconductive cellulose complex manufactured thereby}
본 발명은 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 유연성을 가지며, 우수한 전기전도성을 가진 셀룰로오스 복합체를 제공하는 기술에 관한 것이다.
셀룰로오스는 지구 상에서 가장 풍부하게 존재하는 물질로 주로 식물의 세포벽을 구성하는 물질로 존재한다. 식물에서 추출되는 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체 즉 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르, 메틸 셀룰로오스, 하이드로에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸하이드록시프로필셀룰로오스 등의 경우 화학적 정제 및 처리 공정이 요구됨에 따라 생산 수율이 매우 낮고 공정이 복잡한 단점이 있다. 그러나, 박테리아 셀룰로오스의 경우 미생물 배양에 의해 비교적 단순한 공정으로 생산되며 수율 또한 높은 장점을 갖는다.
박테리아 셀룰로오스는 미생물의 대사 과정을 거쳐 베타(beta)-D 글루코오스 결합을 이루는 나노 섬유 형태로 생성되는 것으로, 이렇게 생성된 미세 섬유가 불규칙하게 얽혀있는 겔 형태로 수득된다. 이러한 박테리아 셀룰로오스의 경우 식물에서 정제되는 셀룰로오스에 비해 리그닌, 헤미셀룰로오스 등과 같은 불순물이 없기 때문에 생체 적합성이 우수한 특성을 갖는다.
최근 셀룰로오스를 이용한 배터리와 슈퍼 페거시터 및 조직공학 지지체 등의 전기 에너지 저장에 대한 관심이 증대되면서 셀룰로오스에 폴리아닐린, 폴리리롤과 같은 전도성 고분자와 금속이나 금속 산화물 나노 입자, 탄소 나노튜브 및 그래핀과 같은 탄소계 물질 등의 전기 화학적 특성을 가지는 물질을 도입해 나노 복합체를 제조한 사례가 보고되고 있다.
예를 들어, 한국등록특허 제0652065호와 같이 박테리아 셀룰로오스 전도성 필름의 제조 방법이 개발되고 있으나, 이와 같은 종래 방법의 경우 공정이 복잡하고 전기전도도의 조절이 어려운 단점이 있다. 따라서, 제조 공정이 단순하면서도 전기전도도의 조절이 용이하여 우수한 전기전도성을 발현할 수 있는 전기전도성 셀룰로오스 복합체가 제공되는 경우 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 한 측면은 방사선을 이용하여 전기전도성이 우수한 셀룰로오스 복합체를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 본 발명의 전기전도성 셀룰로오스 복합체의 제조방법에 의해 제조된 셀룰로오스 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다.
본 발명의 일 견지는 전기전도성 단량체 및 산화제를 포함하는 용액에 셀룰로오스를 침지하는 단계; 및 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 견지는 상기 전기전도성 셀룰로오스 복합체의 제조방법에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 견지는 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합된 전기전도성 중합체 및 셀룰로오스를 포함하는 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다.
본 발명의 방법에 의해 제공되는 전기전도성 셀룰로오스 복합체는 방사선에 의해 폴리아닐린이 셀룰로오스의 표면에 코팅되며, 폴리아닐린과 셀룰로오스가 균일하고 높은 결합력을 가지는 화학적인 가교 결합을 갖는 복합체를 제조할 수 있다. 나아가, 제조된 복합체의 전기화학적 특성을 이용하여 슈퍼 커패시터로서의 응용가능성을 확인 하였으며, 배터리, 전자기차폐, 전기 화학 작동기, 센서, 방식 처리 등 여러 분야에서 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제조하는 방법의 예시적인 공정으로, 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 2는 실시예 1, 2 및 비교예 1의 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스를 X-선 광전자 분광기(XPS)를 통해 분석한 결과를 도시한다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스의 가열 시 중량 변화를 도시한다.
도 4는 실시예 1, 2 및 비교예 1의 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스의 전기전도도를 비교한 그래프를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제조하기 위해, 천연고분자인 셀룰로오스를 대상으로 하여 방사선 조사를 통해, 표면에 전기전도성 중합체가 코팅된 전기전도성 복합체를 제조하는 방법이 제공된다.
보다 상세하게, 본 발명의 방사선 기술을 이용하여 제조된 전기전도성이 우수한 셀룰로오스 복합체의 제조방법은 전기전도성 단량체 및 산화제를 포함하는 용액에 셀룰로오스를 침지하는 단계; 및 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 전기전도성 단량체는 아닐린, 아세틸렌, 피롤, 티오펜, 페닐렌설파이드, 퓨란, 티에닐렌비닐렌, 다이에틸렌 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 단량체일 수 있다.
예를 들어 상기 아닐린의 유도체는 탄소수 1 내지 5의 알킬아닐린, 탄소수 1 내지 5의 알콕시 아닐린, 탄소수 1 내지 5의 디알콕시 아닐린, 설포닐 아닐린, 및 니트로 아닐린으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 전기전도성 단량체는 아닐린인 것이 보다 바람직하다.
상기 산화제는 염산, 질산, 황산, 암모늄설페이트, 산화크롬, 과산화망간염, 과염소산 및 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 산화제는 주된 산화제로써 염산, 질산, 황산 등의 강산 중 적어도 하나를 채용하고, 부수적인 산화제로써 암모늄설페이트, 산화크롬, 과산화망간염, 과염소산, 과산화수소 중 적어도 하나를 채용하여, 함께 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 같이 산화제를 혼합하여 사용하는 경우, 예를 들어 상기 부수적인 산화제 중 암모늄설페이트 등의 독성이 저감될 수 있으므로 바람직하다. 상기 주된 산화제와 부수적인 산화제를 함께 사용하는 경우 이들의 몰비는 예를 들어 6:1 내지 2:1이며, 바람직하게는 5:1 내지 3:1이다.
한편, 전기전도성 단량체 및 산화제를 포함하는 용액에 셀룰로오스를 침지하는 단계에 후속적으로 상기 용액을 증류수 등으로 세척한 후 산화제만을 포함하는 용액으로 추가처리하는 단계를 수행할 수도 있으며, 이 경우 전기전도성이 추가적으로 증가되는 잇점이 있다. 상기와 같이 추가처리하는 단계를 수행하는 경우, 셀룰로오스를 침지하는 단계에 사용되는 산화제는 주된 산화제, 추가처리하는 단계의 산화제는 부수적인 산화제일 수 있다.
본 발명에 따르면 전기전도성 단량체 및 산화제가 포함된 용액의 제조에 사용될 수 있는 용매는 물, 예를 들어 정제수일 수 있다.
상기 전기전도성 단량체의 함량은 전체 용액을 기준으로 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하고, 상기 산화제의 총 농도는 0.05 내지 10 몰/L, 예를 들어 0.5 내지 1 몰/L 인 것이 바람직하다.
한편, 상기 전기전도성 단량체는 셀룰로오스 복합체에 전기전도성의 부여를 위한 성분으로 전기전도성 단량체의 함량이 1 중량% 미만인 경우 전기전도성이 불충분한 문제가 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 전기전도성이 크게 증가되지 않아 농도 증가에 대한 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 상기 산화제는 산화반응을 통해 전도성 고분자의 전도성이 증가시키기 위한 성분으로 총 농도가 0.05몰/L 미만인 경우 셀룰로오스의 표면에 전기전도성 단량체가 균일하게 결합되지 않을 수 있으며, 10몰/L를 초과하는 경우 과다한 산화 반응으로 인한 효율성 및 잔존 산화제의 독성으로 인한 생체적합성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 사용되는 상기 셀룰로오스는 미생물 셀룰로오스, 박테리아 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 해양 또는 무척추 동물로부터 유래된 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 셀룰로오스일 수 있다.
상기 박테리아 셀룰로오스는 박테리아에 의해 생합성되는 천연 고분자로써 박테리아 막에 존재하는 셀룰로오스 합성 효소로부터 생성되는 것이다.
예를 들어, 상기 박테리아 셀룰로오스는 아세토박터(Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터(Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움(Agrobacterium) 속, 리조비움(Rhizobium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속 및 사르시나(Sarcina) 속으로 구성된 군에서 선택되는 박테리아 셀루로오스인 미생물 셀룰로오스일 수 있다.
본 발명에 따르면 상기 방사선은 감마선, 전자선, x선 및 자외선으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 감마선을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 방사선 조사는 전기전도성 단량체의 중합을 야기하며, 이때 방사선 선량이 증가하는 경우 전기전도성 단량체의 중합이 증가하면서 향상된 전기전도도를 획득할 수 있다.
이 때, 상기 방사선의 조사량은 2 내지 100 kGy인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5 내지 50 kGy, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 kGy인 것이다. 방사선의 선량이 2kGy 미만인 경우 전기전도성 단량체가 충분히 중합체를 형성하지 못해 전도도가 원하는 만큼 향상되지 않는 문제점이 있다. 한편, 방사선의 선량이 100kGy를 초과하는 경우 셀룰로오스가 분해되는 문제가 있다.
또한, 상기 방사선 조사는 10 kGy/h 내지 50 kGy/h의 시간 당 선량으로 수행될 수 있다. 시간 당 방사선 선량 10 kGy/h 미만인 경우 공정 수행 시간이 길어지는 문제가 생길 수 있으며, 50 kGy/h 를 초과하는 경우, 시간당 방사선 선량이 높아 아닐린의 산화도가 증가되어 전기전도도가 높은 폴리아닐린을 합성 할 수 없는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 방사선을 조사하는 단계는 기전도성 단량체 및 산화제를 포함하는 용액에 셀룰로오스가 침지된 상태에서 수행되는 것으로, 침지 후 꺼내서 방사선을 조사하는 경우에는 전기전도성 단량체의 중합이 원활하게 진행되지 못하여 의도하는 전기전도성 중함체 코팅 결과를 획득할 수 없다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 본 발명의 전기전도성 셀룰로오스 복합체의 제조방법에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체가 제공된다.
상기 본 발명에 의해 획득되는 전기전도성 셀룰로오스 복합체는 셀룰로오스표면이 전기전도성 중합체로 코팅된 것으로, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 전기전도성 단량체가 복합체 내에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.
특히, 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전기전도성 셀룰로오스 복합체의 제조방법은 방사선 선량의 조절에 따라 전기전도도를 현저하게 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 의하면 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합된 전기전도성 중합체 및 셀룰로오스를 포함하는 전기전도성 셀룰로오스 복합체를 제공한다.
상기 전기전도성 셀룰로오스 복합체는 셀룰로오스가 전기전도성 중합체로 코팅된 것이며, 이때 상기 전기전도성 중합체는 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌설파이드, 폴리퓨란, 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리다이에틸렌 및 이들의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 것이다.
본 발명에 따라 제조된 셀룰로오스 복합체는 높은 유연성과 우수한 전기전도도를 가지며, 방사선의 조사량에 따라 용이하게 전도성의 조절이 가능하다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 박테리아 셀룰로오스 복합체의 제조
실시예 1
염산 0.5 mol/L 및 암모늄 설페이트((NH4)2S2O8) 0.25 mol/L의 혼합용액 200 ml에 전기전도성 단량체인 아닐린을 10중량%로 용해하여 전기전도성 단량체가 포함된 용액(이하 'A용액')을 제조하였다. 그 다음 200 νm 두께의 필름 형태의 박테리아 셀룰로오스(㈜자담, 한국)를 A용액에 침지 시킨 후에 상온에서 180분간 교반하였다.
상기 박테리아 셀룰로오스가 침지된 A용액에 감마선(60Co 선원, Pencil type, MDS Nordion, Cananda)을 10 kGy/h의 시간 당 선량으로 총 25 kGy의 선량을 조사하여, 박테리아 셀룰로오스에 폴리아닐린이 개질된 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체를 제조하였다.
상기와 같은 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체의 제조방법은 도 1에 도식적으로 나타내었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 방사선 조사 시 총 10kGy의 선량으로 방사선을 조사한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 박테리아 셀룰로오스 복합체를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 방사선을 조사 하지 않고 박테리아 셀룰로오스를 180분 동안 용액에 침지한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 박테리아 셀룰로오스 복합체를 제조하였다.
비교예 2
약 200 νm 두께의 필름 형태의 미처리 박테리아 셀룰로오스를 비교예 2로 사용하였다.
2. 제조된 박테리아 셀룰로오스 복합체의 XPS 분석
X-선 광전자 분광기를 통해 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스 표면의 구성 원소를 분석하였다. 분석 방법은 폴리아닐린 코팅층의 화학적 원소 분석을 위해 XPS (ESCALAB-210 VG Science) 기계를 통해 측정하였다.
이에 따른 분석 결과를 비교한 그래프를 도 2에 나타내었다. 그 결과 실시예 1, 2 및 비교예 1의 셀룰로오스 복합체의 경우 질소(N)와 황(S)이 있음을 보여주는 피크가 나타남을 알 수 있었다. 또한, 비교예 2보다 비교예 1의 질소 피크가 증가하고, 비교예 1보다 실시예 2의 질소 피크가 증가하며, 실시예 2보다 실시예 1의 질소 피크가 증가함으로부터 중합된 폴리아닐린이 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체에 포함되며, 방사선 선량 증가에 따라 전기전도성 박테리아 셀룰로오스 복합체에 포함되는 폴리아닐린의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
3. 가열에 따른 박테리아 셀룰로오스 복합체의 중량손실율 측정
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스의 탄화 시 중량 손실을 측정하였다. 이 때 측정 방법은 중합된 폴리아닐린이 일정량의 에너지를 이용하여 셀룰로오스 복합체를 가열하는 것으로, TGA (Thermo Gravimetric Analysis D-TGA(SDT 2960) TA Instruments) 기계를 통해 수행하였다. 이에 따른 결과를 비교한 그래프를 도 3에 나타내었다.
약 450℃까지 가열한 결과 실시예 1의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 약 23%의 중량이 남아 있고, 실시예 2의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 약 20%의 중량이 남아 있으나, 비교예 1의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 약 16%의 중량이 남아 있으며, 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스는 약 15%의 중량만이 남았다. 따라서, 본 발명의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 탄화되는 경우에 중량 손실이 현저하게 적음을 알 수 있었다.
4. 박테리아 셀룰로오스 복합체의 전도도(Conductivity) 측정
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 박테리아 셀룰로오스 복합체와 비교예 2의 박테리아 셀룰로오스의 전도도를 측정하였다. 전도도를 측정하는 방법은 4침법(four-point probe method, Modysystems, Korea)을 이용하였으며, -1V 에서 1V 범위의 선형 스캔 전압전류법 (linear scan voltammetry)을 이용하여 측정하였다. 분석에 사용된 시료의 크기는 1 X 1 cm이며, 두께는 Vernier calipers (Mitutoyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 또한, 저항은 I-V (Current-Voltage) 커브를 이용하여 분석하였으며, 전기 전도도는 Sample의 두께와 저항을 이용하여 하기 식(1)에 대입하여 전기전도도를 분석하였다.
전기 전도도 (S/cm) = 1 / (시료의 두께 × 저항)............식(1)
이에 따른 결과를 비교한 그래프를 도 4에 나타내었다.
그 결과 실시예 1 및 2의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 0.00012S/cm 이상의 전기 전도도를 가지나, 비교예 1의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 약 0.000025 S/cm의 전기 전도도 가져 실시예 1 및 2의 박테리아 셀룰로오스 복합체는 비교예 1의 박테리아 셀룰로오스 복합체보다 약 5배 정도의 전기 전도도를 가짐을 알 수 있었다.
특히, 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전기전도성 셀룰로오스 복합체의 제조방법은 방사선 선량이 증가함에 따라 전기전도성 단량체의 중합도가 증가하고, 이에 따라 전기전도도를 현저하게 증가시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (14)

  1. 전기전도성 단량체 및 산화제를 포함하는 용액에 셀룰로오스를 침지하는 단계; 및
    방사선을 조사하는 단계
    를 포함하며,
    상기 전기전도성 단량체는 아닐린, 탄소수 1 내지 5의 알킬아닐린, 탄소수 1 내지 5의 알콕시 아닐린, 탄소수 1 내지 5의 디알콕시 아닐린, 설포닐 아닐린 및 니트로 아닐린으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화제는 염산, 질산, 황산, 암모늄설페이트, 산화크롬, 과산화망간염, 과염소산 및 과산화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용액은 물이 매질인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    전체 용액의 중량을 기준으로 상기 전기전도성 단량체의 함량은 1 내지 20 중량%이고, 상기 산화제의 총 농도는 0.05 내지 10 몰/L인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스는 박테리아 셀룰로오스, 미생물 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 해양 또는 무척추 동물로부터 유래된 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 셀룰로오스인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 박테리아 셀룰로오스는 아세토박터(Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터(Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움(Agrobacterium) 속, 리조비움(Rhizobium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속 및 사르시나(Sarcina) 속으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나의 박테리아 셀루로오스인, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방사선은 감마선, 전자선, x선 및 자외선으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방사선을 조사하는 단계는 2 내지 100kGy 선량의 방사선 조사에 의해 수행되는, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방사선을 조사하는 단계는 시간 당 10 내지 50 kGy/h 선량의 방사선 조사에 의해 수행되는, 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020180120145A 2018-10-10 2018-10-10 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체 KR102088796B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120145A KR102088796B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180120145A KR102088796B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102088796B1 true KR102088796B1 (ko) 2020-03-16

Family

ID=69948740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180120145A KR102088796B1 (ko) 2018-10-10 2018-10-10 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102088796B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100217963B1 (ko) * 1996-01-08 1999-09-01 엘프 아토켐 소시에떼아노님 도전성 셀룰로오즈 마이크로피브릴 및 이를 혼입한 복합재료
JP2014509667A (ja) * 2011-03-29 2014-04-21 エフピーイノベイションズ ナノ結晶セルロース及びポリアニリンに基づく可撓性の半導体ナノコンポジット材料
KR20160107050A (ko) * 2015-03-03 2016-09-13 한국원자력연구원 방향족 화합물을 포함하는 나노셀룰로오스 제조 및 이를 통한 유무기 복합체 제조방법
JP2018055866A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 東レ株式会社 導電性ファイバー、導電性組成物、導電性材料ならびに導電性ファイバーおよび導電性材料の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100217963B1 (ko) * 1996-01-08 1999-09-01 엘프 아토켐 소시에떼아노님 도전성 셀룰로오즈 마이크로피브릴 및 이를 혼입한 복합재료
JP2014509667A (ja) * 2011-03-29 2014-04-21 エフピーイノベイションズ ナノ結晶セルロース及びポリアニリンに基づく可撓性の半導体ナノコンポジット材料
KR20160107050A (ko) * 2015-03-03 2016-09-13 한국원자력연구원 방향족 화합물을 포함하는 나노셀룰로오스 제조 및 이를 통한 유무기 복합체 제조방법
JP2018055866A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 東レ株式会社 導電性ファイバー、導電性組成物、導電性材料ならびに導電性ファイバーおよび導電性材料の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Strong bioinspired HPA-rGO nanocomposite films via interfacial interactions for flexible supercapacitors
Zhao et al. Enhancement of bioelectricity generation by synergistic modification of vertical carbon nanotubes/polypyrrole for the carbon fibers anode in microbial fuel cell
Bhargav et al. Polyphenylene tetrasulfide as an inherently flexible cathode material for rechargeable lithium batteries
Wang et al. Bacterial cellulose nanofiber-supported polyaniline nanocomposites with flake-shaped morphology as supercapacitor electrodes
Lay et al. High electrical and electrochemical properties in bacterial cellulose/polypyrrole membranes
Tang et al. In situ growth of nise nanowire film on nickel foam as an electrode for high‐performance supercapacitors
Kim et al. High‐fidelity bioelectronic muscular actuator based on graphene‐mediated and TEMPO‐oxidized bacterial cellulose
Lv et al. One-step electrosynthesis of polypyrrole/graphene oxide composites for microbial fuel cell application
Kumar et al. Graphene oxide/carbon nanotube composite hydrogels—versatile materials for microbial fuel cell applications
Lu et al. Macroporous carbon/nitrogen-doped carbon nanotubes/polyaniline nanocomposites and their application in supercapacitors
Gao et al. Bioinspired modification via green synthesis of mussel-inspired nanoparticles on carbon fiber surface for advanced composite materials
Li et al. Conductive regenerated cellulose film as counter electrode for efficient dye-sensitized solar cells
Tiwari et al. Polyaniline/polyacrylic acid/multi-walled carbon nanotube modified electrodes for sensing ascorbic acid
Li et al. In-situ modified titanium suboxides with polyaniline/graphene as anode to enhance biovoltage production of microbial fuel cell
Zhang et al. Conductive skeleton–heterostructure composites based on chrome shavings for enhanced electromagnetic interference shielding
Gao et al. Direct intertube cross-linking of carbon nanotubes at room temperature
Wang et al. X-ray photoelectron spectroscopic study of carbon fiber surfaces. 23. Interfacial interactions between polyvinyl alcohol and carbon fibers electrochemically oxidized in nitric acid solution
R. Rebelo et al. Carbon nanotube-reinforced poly (4-vinylaniline)/polyaniline bilayer-grafted bacterial cellulose for bioelectronic applications
Olad et al. Preparation and electrochemical investigation of the polyaniline/activated carbon nanocomposite for supercapacitor applications
Wang et al. Novel ionic bioartificial muscles based on ionically crosslinked multi-walled carbon nanotubes-mediated bacterial cellulose membranes and PEDOT: PSS electrodes
Dharmasiri et al. Carbon reinforced carbon fibers: Using surface modification as a route to enhanced physical performance
Kausar Review on conducting polymer/nanodiamond nanocomposites: Essences and functional performance
Torres et al. Enhanced conductivity of bacterial cellulose films reinforced with NH4I-doped graphene oxide
KR102088796B1 (ko) 방사선 기술을 이용한 전기전도성 셀룰로오스 복합체 제조 방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 셀룰로오스 복합체
Wang et al. High-strength nacre-like composite films based on pre-polymerised polydopamine and polyethyleneimine cross-linked MXene layers via multi-bonding interactions

Legal Events

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